RU2083438C1

RU2083438C1 - Balancing flying vehicle

Info

Publication number: RU2083438C1
Application number: RU93016430A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Гералевич Жуков
Original assignee: Анатолий Гералевич Жуков
Priority date: 1993-03-29
Filing date: 1993-03-29
Publication date: 1997-07-10

Abstract

FIELD: aviation; hang gliders. SUBSTANCE: flying vehicle has wing of closed volumetric profile formed by fabric skin secured on truss formed by two closed circular tubes 1 and 2 having form of ellipse in plan and fin tube 3 connected with circular tube 1 in nose attachment unit and with circular tube 3 in central attachment unit at different angles relative to tube 3 at side view. EFFECT: enhanced aerodynamic efficiency, longitudinal and lateral stability and controllability due to location of stabilizing surfaces beyond wake of lifting surface. 5 dwg

Description

Изобретение относится к авиастроению, в частности к дельтапланам. The invention relates to aircraft manufacturing, in particular to hang gliders.

Известен балансирный планер, содержащий каркас с закрепленными на нем мягким профилированным крылом, мачту, рулевую трапецию, тросы, а также стабилизатор и вертикальное оперение, причем каркас его образован килевой и поперечной с противовесами на концах несущими балками, причем поперечная балка с противовесами образует трапециевидное крыло, перед которым в одной с ним плоскости расположен стабилизатор с передней и задней кромками, образованными тросами, а профиль крыла и стабилизатора выполнен объемным на концах и полуобъемными в средних сечениях с переменным радиусом носика вдоль размаха крыла [1]
Известный планер имеет невысокие аэродинамические характеристики по причине расположения крыла в зоне спутной струи стабилизатора и несовершенства аэродинамических форм. Кроме того, невозможно обеспечить достаточную безопасность при посадке летательного аппарата в связи с отсутствием возможности его парашютирования при нулевых скоростях.Known balancing glider containing a frame mounted on it with a soft profiled wing, mast, steering trapezoid, cables, as well as a stabilizer and vertical tail, and its frame is formed by a keel and transverse with counterweights at the ends of the supporting beams, and the transverse beam with balances forms a trapezoidal wing , in front of which in the same plane there is a stabilizer with front and rear edges formed by cables, and the profile of the wing and stabilizer is made voluminous at the ends and semi-voluminous in the medium their sections with variable radius spout spanwise [1]
The known glider has low aerodynamic characteristics due to the location of the wing in the zone of the satellite stream of the stabilizer and the imperfection of the aerodynamic shape. In addition, it is impossible to ensure sufficient safety when landing the aircraft due to the lack of the possibility of parachuting at zero speeds.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является летательный аппарат, содержащий крыло замкнутого объемного профиля, мачту и рулевую трапецию, соединенные тросовыми растяжками [1]
В крыле этого аппарата концевые участки носовой части имеют отрицательное поперечное V, связаны с концевыми участками хвостовой части, имеющей положительное поперечное V, а задние кромки концевых участков носовой части удерживаются подкосами над передними кромками концевых участков хвостовой части. Геометрия носовой и хвостовой частей крыла может быть изменена путем перемещения точек их соединения с лонжероном вдоль лонжерона.The closest in technical essence to the proposed one is an aircraft containing a wing of a closed volume profile, a mast and a steering trapezoid connected by cable extensions [1]
In the wing of this apparatus, the end portions of the bow have a negative transverse V, are connected with the end portions of the tail part having a positive transverse V, and the trailing edges of the end portions of the bow are held by struts over the front edges of the end portions of the tail. The geometry of the nose and tail of the wing can be changed by moving the points of their connection with the spar along the spar.

Недостатком известного устройства являются низкие аэродинамические характеристики, а именно аэродинамическое качество по причине того, что полукрылья носовой и хвостовой частей объемного крыла выполнены плоскими с постоянной величиной поперечного V вдоль размаха, в связи с чем стыковка носовой и хвостовой частей крыла выполнена резкой в виде острого угла. Резкое скачкообразное изменение угла V от положительного к отрицательному приводит к нарушению ламинарности потока при обтекании в области концевых участков крыла, что ухудшает аэродинамическое качество всего устройства и создает дополнительное индуктивное сопротивление. A disadvantage of the known device is its low aerodynamic characteristics, namely aerodynamic quality due to the fact that the half wings of the bow and tail of the volumetric wing are flat with a constant transverse V along the span, and therefore the docking of the bow and tail of the wing is sharp in the form of an acute angle . A sharp abrupt change in the angle V from positive to negative leads to a violation of the laminarity of the flow when flowing around the end sections of the wing, which affects the aerodynamic quality of the entire device and creates additional inductive resistance.

Задачей изобретения является улучшение аэродинамических характеристик, а именно повышение аэродинамического качества, продольной и поперечной устойчивости и управляемости за счет расположения стабилизирующих поверхностей вне спутной струи несущей поверхности и оптимизации аэродинамических форм. The objective of the invention is to improve aerodynamic characteristics, namely increasing aerodynamic quality, longitudinal and lateral stability and controllability due to the location of the stabilizing surfaces outside the satellite stream of the bearing surface and optimization of aerodynamic forms.

Для решения поставленной задачи в летательном аппарате, содержащем тканевую обшивку, закрепленную на каркасе, образованном двумя замкнутыми кольцевыми, имеющими форму эллипсов в плане трубами, каждая из которых расположена в своей плоскости, и килевой трубой, соединенной в носовом узле крепления с первой кольцевой трубой и тросовыми растяжками, мачту, рулевую трапецию, соединенные в центральном узле крепления с килевой трубой и второй кольцевой трубой, при этом свободный конец мачты и углы рулевой трапеции соединены с первой и второй кольцевыми трубами тросовыми растяжками, а тканевая обшивка расположена между первой и второй кольцевыми трубами, дополнительно вторая кольцевая труба располагается позади первой, а плоскости, в которых расположены первая и вторая кольцевые трубы, расположены под углами к килевой трубе при виде сбоку. To solve the problem in an aircraft containing fabric sheathing, mounted on a frame formed by two closed annular, ellipse-shaped tubes in the plan, each of which is located in its own plane, and a keel tube connected in the nose mount with the first annular tube and cable extensions, mast, steering trapezoid, connected in the central mount with the keel pipe and the second annular pipe, while the free end of the mast and the corners of the steering trapezoid are connected to the first and second tsevymi mechanical rope extensions pipes and lining fabric arranged between said first and second annular tube further second annular tube is located behind the first plane and in which there are first and second annular tube, disposed at angles to the keel pipe in side view.

На фиг. 1 изображен летательный аппарат, вид спереди; на фиг.2 вид сверху; на фиг.3 то же, вид сбоку; на фиг.4 летательный аппарат с расположением стабилизирующей поверхности ниже несущей, вид сбоку; на фиг.5 - летательный аппарат бипланного типа, вид сбоку. In FIG. 1 shows an aircraft, front view; figure 2 is a top view; figure 3 is the same side view; figure 4 aircraft with the location of the stabilizing surface below the carrier, side view; figure 5 - aircraft biplane type, side view.

Летательный аппарат / фиг.1-3/ содержит первую 1 и вторую 2 кольцевые трубы, замкнутые и имеющие форму эллипсов в плане, килевую трубу 3. Между трубами 1 и 2 на всем их протяжении расположена тканевая обшивка 4, образующая стабилизирующую поверхность 5 между задними кромками 6 и 7 кольцевых труб 1 и 2, и несущую поверхность 8 между передними кромками 9 и 10 кольцевых труб 1 и 2 при этом концы 11 несущей 8 и стабилизирующей 5 поверхностей плавно сопрягаются по эллипсу и представляют собой одно целое. Также имеется мачта 12 и рулевая трапеция 13, причем один конец мачты 12 соединен с рулевой трапецией 13, второй кольцевой трубой 2 и вторым концом килевой трубы 3 в центральном узле крепления 14, а первый конец килевой трубы 3 соединен с первой кольцевой трубой 1 в носовом узле крепления 15, в хвостовом узле крепления 16 может быть расположена вторая часть 17 килевой трубы 3, соединяющая задние кромки 6 и 7 кольцевых труб 1 и 2, свободный конец мачты 12 и углы рулевой трапеции 13 соединяются соответственно верхней системой 18 и нижней системой 19 растяжек с носовым 15 и хвостовым 16 узлами крепления, а также с первой 1 и второй 2 кольцевыми трубами с необходимым шагом по их периметру. При этом несущая поверхность 8 имеет необходимый угол атаки, а стабилизирующая поверхность 5 - соответствующий угол установки; между задними 6 и 7 кромками кольцевых труб 1 и 2 расположены нервюры 20 стабилизирующей поверхности 5, а между передними кромками 9 и 10 кольцевых труб 1 и 2 расположены нервюры 21 несущей поверхности 8 для придания тканевой обшивки 4 аэродинамического профиля. The aircraft / Fig.1-3 / contains the first 1 and second 2 annular pipes, closed and having the shape of ellipses in plan, keel pipe 3. Between the pipes 1 and 2 along their entire length is fabric covering 4, forming a stabilizing surface 5 between the rear the edges 6 and 7 of the annular tubes 1 and 2, and the bearing surface 8 between the front edges 9 and 10 of the annular tubes 1 and 2, while the ends 11 of the carrier 8 and the stabilizing 5 surfaces smoothly mate in an ellipse and are one. There is also a mast 12 and a steering trapezoid 13, and one end of the mast 12 is connected to the steering trapezoid 13, the second annular pipe 2 and the second end of the keel pipe 3 in the central mounting unit 14, and the first end of the keel pipe 3 is connected to the first annular pipe 1 in the bow the attachment point 15, in the tail attachment point 16 may be located the second part 17 of the keel pipe 3, connecting the rear edges 6 and 7 of the annular pipes 1 and 2, the free end of the mast 12 and the angles of the steering trapezoid 13 are connected respectively by the upper system 18 and the lower system 19 of the extensions with but 15 and tail 16 attachment points, as well as with the first 1 and second 2 annular pipes with the necessary pitch along their perimeter. In this case, the bearing surface 8 has the required angle of attack, and the stabilizing surface 5 has the corresponding installation angle; between the rear 6 and 7 edges of the annular tubes 1 and 2, ribs 20 of the stabilizing surface 5 are located, and between the front edges 9 and 10 of the annular tubes 1 and 2 are ribs 21 of the bearing surface 8 to impart an aerodynamic profile to the fabric lining 4.

Свои функции летательный аппарат выполняет следующим образом. The aircraft performs its functions as follows.

За счет размещения первой 1 и второй 2 кольцевых труб каркаса ЛА друг за другом, а именно второй 2 позади первой 1 трубы / фиг. 1 3/ и наклонного/ под углом α b на фиг.3, 4 /расположения плоскостей, в которых располагается трубы 1 и 2 по отношению к килевой трубе 3, стабилизирующая поверхность 5, образованная тканевой обшивкой 4 и задними кромками 6 и 7 первой 1 и второй 2 кольцевых труб, выносится за пределы спутной струи от несущей поверхности 8, образованной передними кромками 9 и 10 первой 1 и второй 2 кольцевыми трубами и тканевой обшивкой 4. Исключая таким образом расположение стабилизирующей поверхности 5 в турбулентной зоне спутной струи, располагающейся непосредственно за несущей поверхностью 8, производится значительное повышение эффективности стабилизирующей поверхности 5, повышение аэродинамического качества и продольной устойчивости аппарата в целом. By placing the first 1 and second 2 annular tubes of the aircraft frame one after the other, namely the second 2 behind the first 1 pipe / Fig. 1 3 / and inclined / at an angle α b in FIGS. 3, 4 / of the location of the planes in which the pipes 1 and 2 are located relative to the keel pipe 3, the stabilizing surface 5 formed by the fabric sheathing 4 and the trailing edges 6 and 7 of the first 1 and the second 2 annular tubes, extends beyond the confluent jet from the bearing surface 8 formed by the leading edges 9 and 10 of the first 1 and second 2 annular tubes and fabric casing 4. Thus excluding the location of the stabilizing surface 5 in the turbulent zone of the tangled jet located directly at and the bearing surface 8, a significant increase in the effectiveness of the stabilizing surface 5, an increase in the aerodynamic quality and longitudinal stability of the apparatus as a whole.

Кроме того, наклонная установка первой 1 и второй 2 кольцевых труб по отношению к килевой трубе 3 и расположение трубы 2 позади трубы 1 позволяют получить переменный вдоль размаха угол V -образности несущей поверхности 8, плавно увеличивающийся к ее концам, благодаря тому, что аппарат при виде спереди /фиг.1/ приобретает эллиптическую форму. Концы 11 несущей поверхности 8, плавно сопрягаясь со стабилизирующей поверхностью 5, выполняют роль кольцевых шайб, что в значительной степени повышает поперечную устойчивость аппарата. Стабилизирующая поверхностность 5 также имеет переменный угол V- образности, противоположный по знаку поверхности 8. Плавные сопряжения всех аэродинамических поверхностей, предложенное их взаимное расположение и их предложенная форма при виде на аппарат спереди и виде сверху, приближающаяся к эллипсу позволяют значительно уменьшить концевые перетекания, граничные эффекты при обтекании поверхностей, индуктивное сопротивление и повысить аэродинамическое качество аппарата в целом и его устойчивость. In addition, the inclined installation of the first 1 and second 2 annular pipes with respect to the keel pipe 3 and the location of the pipe 2 behind the pipe 1 make it possible to obtain a variable along the span angle of the V-shape of the bearing surface 8, gradually increasing to its ends, due to the fact that the apparatus front view / 1 / takes on an elliptical shape. The ends 11 of the bearing surface 8, smoothly mating with the stabilizing surface 5, act as ring washers, which greatly increases the lateral stability of the apparatus. The stabilizing surface 5 also has a variable V-shaped angle, opposite in sign of the surface 8. The smooth conjugation of all aerodynamic surfaces, the proposed relative position and their proposed shape when viewed from the front and top view of the machine, approaching the ellipse can significantly reduce the end overflow, boundary effects when flowing around surfaces, inductive resistance and increase the aerodynamic quality of the apparatus as a whole and its stability.

Изменение углов a и b наклона плоскостей кольцевых труб 1 и 2 соответственно по отношению к килевой трубе 3 дает возможность модифицировать конструкцию аппарата. Так, например, при отрицательных углах a и b можно получить схему аппарата с высоким расположением несущей поверхности 8 и низким расположением стабилизирующей поверхности 5 /фиг.4/. В случае, когда α≈β≈90^° получается аппарат бипланного типа /фиг.5/, когда обе поверхности 5 и 9 являются несущими и стабилизирующими одновременно каждая. Это позволяет удовлетворять разнообразные потребности в летных качествах необходимого в конкретном случае аппарата.Changing the angles a and b of the inclination of the planes of the annular tubes 1 and 2, respectively, with respect to the keel tube 3 makes it possible to modify the design of the apparatus. So, for example, at negative angles a and b, you can get a diagram of the apparatus with a high location of the bearing surface 8 and a low location of the stabilizing surface 5/4 /. In the case when α≈β≈90 ^° , a biplane-type apparatus (Fig. 5/) is obtained, when both surfaces 5 and 9 are load-bearing and stabilizing at the same time each. This allows you to satisfy the diverse needs in flight qualities of the device required in a particular case.

Claims

A balancing aircraft comprising a wing of a closed volumetric profile, a mast and a steering trapezoid connected by cable extensions, characterized in that the wing is formed by a fabric sheathing mounted on a frame formed by two closed annular tubes having the shape of ellipses in plan and a keel pipe connected in the nose attachment with the first annular pipe and in the central attachment with the second annular pipe at different angles to the keel pipe when viewed from the side.