RU222115U1 - Крыло с изменяемым профилем - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области аэродинамики и может найти применение в авиационной технике, например в конструкциях трансформируемой несущей поверхности адаптивных крыльев, обеспечивающей заданное плавное изменение его геометрии. Введена камера, стенки которой образованы нижней поверхностью крыла, основными лонжеронами крыла и верхней крышкой камеры, при этом над верхней крышкой камеры расположена двойная обшивка верхней поверхности крыла, при этом первая из обшивок соответствует переднюю часть крыла и предкрылкам. Вторая часть соответствует хвостовой части крыла и закрылкам, которые перекрываются в центральной верхней части крыла с возможностью относительного смещения между двумя частями. Крыло дополнительно содержит исполнительные механизмы, в виде реечных приводов, размещенные на основных лонжеронах крыла, при этом часть нижней поверхности крыла, которая образует нижнюю стенку камеры, не перемещается при перемещении двойной обшивки верхней поверхности крыла, кроме того, крыло содержит систему блокировки. Задачей заявляемой полезной модели является создание новой адаптивной реконфигурируемой управляемой структуры крыла, обеспечивающей плавное изменение пространственной конфигурации и характеризующейся повышенной надежностью работы и повышенной устойчивостью. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к области аэродинамики и может найти применение в авиационной технике, например в конструкциях трансформируемой несущей поверхности адаптивных крыльев, обеспечивающей заданное плавное изменение его геометрии. Известно устройство аэродинамическое крыло летательного аппарата с адаптивно изменяющейся поверхностью. Устройство аэродинамическое крыло с адаптивно изменяющейся поверхностью для компенсации турбулентности содержит подвижные пластины, которые имеют две оси вращения, опирающиеся на элементы каркаса крыла. Каркас выполнен жестким и неподвижным, состоит из рядов несущих лонжеронов, на которые надеты ряды нервюр. К нервюрам с помощью поворотного соединения присоединены покрывные пластины имеющих форму правильных многоугольников. Вращение пластин осуществляется посредством двух исполнительных сервомеханизмов [1].

Недостатком такого аэродинамического крыла летательного аппарата является ограниченный лимит изменения кривизны поверхности крыла, что идет в ограничение характеристик крыла в процессе полета. Отсутствует единый неразрывный геометрический контур, что ухудшает устойчивость крыла.

Известно устройство аэродинамический элемент с деформируемой внешней обшивкой. Изобретение относится к аэродинамическому элементу, в частности к крылу, посадочному закрылку, руля высоты тангажа, руля направления рыскания, киля или хвостового оперения. Аэродинамический компонент содержит внешнюю оболочку и по меньшей мере один поддерживающий элемент, поддерживающий указанную внешнюю оболочку. Привод вращает опорный элемент. Между опорным элементом и внешней оболочкой создается поддерживающая область. Опорная область передает деформационные силы от привода через опорный элемент к внешней оболочке. Опорный элемент разработан и сконфигурирован для изменения расстояния от опорной области от продольной плоскости аэродинамического элемента с вращением опорного элемента. На внешней оболочке имеется область упругой деформации [2].

Недостатком известной упругой структуры адаптивного крыла летательного аппарата являются ограниченные варианты изменения кривизны поверхности крыла из-за используемой конструкции кривого вала, криволинейную форму которого повторяет гибкая обшивка. Также наличие деформаций, обусловленных упругой структурой обшивки крыла при изменении геометрии профиля. Наиболее близким является упругодеформируемая панель адаптивной несущей поверхности. Деформируемая панель имеет единое эластичное подвижное сочленение и состоит из множества блоков, соединенных между собой последовательным объединением связей с переменным положением относительно поворотной оси, образующей собой каркас, при этом каркас служит несущей поверхностью крыла самолета. Каркас крыла состоит из трех модулей, соединенных между собой, а в центральной части крыла, между двумя модулями, расположен узел изменения геометрии крыла, состоящего из искривленного в одной плоскости вала-рычага, проходящего через пазы в промежуточных элементах панели [3].

Недостатками известного устройства являются малый угол изгиба в шарнирном механизме с взаимообратными связями, что идет в ограничение характеристик крыла в процессе полета. Так же стоит отметить, что данная конструкция склонна к частым поломкам, поскольку имеет ненадежное подвижное сочленение, а в случае поломки, невозможно заменить поврежденные элементы, только заменить всю панель целиком.

Задачей заявляемой полезной модели является создание новой адаптивной реконфигурируемой управляемой структуры крыла, обеспечивающей плавное изменение пространственной конфигурации и характеризующейся повышенной надежностью работы и повышенной устойчивостью.

Поставленная задача решается за счет того что в упругодеформируемом адаптивном крыле, содержащем, переднюю часть крыла и предкрылки, хвостовую часть крыла и закрылки, согласно полезной модели, введена камера, стенки которой образованы нижней поверхностью крыла, основными лонжеронами крыла и верхней крышкой камеры, при этом над верхней крышкой камеры расположена двойная обшивка верхней поверхности крыла, при этом первая из обшивок соответствует переднюю часть крыла и предкрылкам, а вторая соответствует хвостовой части крыла и закрылкам, которые перекрываются в центральной верхней части крыла с возможностью относительного смещения между двумя частями, дополнительно содержит исполнительные механизмы, в виде реечных приводов, размещенные на основных лонжеронах крыла и частях верхних обшиврк, при этом часть нижней поверхности крыла, которая образует нижнюю стенку камеры, не перемещается при перемещении двойной обшивки верхней поверхности крыла, кроме того крыло содержит систему блокировки

Признаками, отличающими предлагаемое упругодеформируемое адаптивное крыло от известных является то, что введена камера, стенки которой образованы нижней поверхностью крыла, основными лонжеронами крыла и верхней крышкой камеры, при этом над верхней крышкой камеры расположена двойная обшивка верхней поверхности крыла, при этом первая из обшивок соответствует переднюю часть крыла и предкрылкам, а вторая соответствует хвостовой части крыла и закрылкам, которые перекрываются в центральной верхней части крыла с возможностью относительного смещения между двумя частями, дополнительно содержит исполнительные механизмы, в виде реечных приводов, размещенные на основных лонжеронах крыла, при этом часть нижней поверхности крыла, которая образует нижнюю стенку камеры, не перемещается при перемещении двойной обшивки верхней поверхности крыла, кроме того крыло содержит систему блокировки.

Крыло как составные части его, в том числе привод выполнены из композитных материалов. Например, рейка и шестерня привода могут быть выполнены распечаткой на 3D принтере. Обшивка крыла изготовлена, например, из композитного пластика. Установка приводов в этом случае не составляет особых усилий и осуществляется известными способами. Введенная камера, стенки которой образованы нижней поверхностью крыла, основными лонжеронами крыла и верхней крышкой камеры и расположена по всей длине крыла в отсеках между нервюрами.

Из-за различных скоростей на различных этапах полета упругодеформируемое адаптивное крыло спроектировано таким образом, чтобы быть эффективным при различных режимах полета. Традиционно система, используемая для этой цели, включает в себя закрылки и предкрылки, которые разворачиваются во время взлета и посадки, придавая крылу повышенный коэффициент подъемной силы, который поддерживает общую подъемную силу крыла на низких скоростях. По сравнению с известными устройствами, у которых много механических частей, которые необходимо проверять, и они влияют на аэродинамику крыла из-за необходимости использования их внешних устройств предлагаемая полезная модель, в которой упругодеформируемое адаптивное крыло принимает оптимальные формы в различных режимах полета путем смещения обшивки верхней поверхности крыла. Кроме того, эта система изменения формы крыла позволяет изменять профиль без уменьшения его хорды, что является одним из недостатков систем изменения формы крыла в прототипе.

Упругодеформируемое адаптивное крыло по предлагаемой полезной модели значительно снижает вес крыла по сравнению с крыльями, известными из уровня техники, снижаются затраты на техническое обслуживание и улучшить аэродинамические характеристики крыла, в частности, в конфигурациях взлета и посадки, так что реализуются общие характеристики самолета, несущего эти крылья.

Крыло трансформируется в зависимости от аэродинамических требований каждой ситуации, так что пилот может выбрать изменение крыла, переходя от оптимального профиля крыла для крейсерского полета к оптимальному профилю крыла для низких скоростей.

Упругодеформируемое адаптивное крыло в предлагаемой полезной модели трансформируется в областях передней кромки и задней кромки. Длина, подлежащая трансформации по размаху, может отличаться в передней кромке и в задней кромке, что позволяет, например, изменять всю переднюю кромку и только две трети задней кромки, оставляя, таким образом, свободную зону для аэродинамических крыльев.

Ключевым фактором предлагаемой полезной модели упругодеформируемого адаптивного крыла является то, что оно включает в себя двойную обшивку на верхней поверхности, которая отличается для передней кромки и для задней кромки. Эта двойная обшивка перекрывается в центральной области и обеспечивает относительное смещение между двумя частями, соответствующими передней кромке и задней кромке, в направлении хорды. Перемещение двойной обшивки верхней поверхности достигается с помощью приводов, например реечных, которые позволяют изменять форму обшивки крыла в пределах, установленных идеальной конфигурацией для полета на низкой скорости. Приводы установлены на главных лонжеронах крыла.

Упругодеформируемое адаптивное крыло также содержит систему фиксации, которая обеспечивает и сохраняет при полете и посадки конфигурируемую форму крыла.

На фиг. 1. 2 представлена схема упругодеформируемого адаптивного крыла.

На фиг. 1 представлено исходное состояние упругодеформируемого адаптивного крыла.

На фиг. 2 представлено упругодеформируемое адаптивное крыло в трансформируемом варианте,

где:

1 - крыло,

2 - передняя часть крыла с предкрылками,

3 - хвостовая часть крыла с закрылками,

4 - камера.

5 - основной лонжерон.

6 - верхняя крышка камеры.

7 - верхняя двойная обшивка,

8 - реечные приводы,

9 - система блокировки.

Упругодеформируемое адаптивное крыло 1 содержит передняя часть и предкрылки 2, хвостовую часть и закрылки 3, камеру 4, стенки которой образованы нижней поверхностью крыла, основными лонжеронами 5 крыла и верхней крышкой камеры 6. На верхней крышке камеры 6 камеры 4 размещена двойная обшивка 7 верхней поверхности крыла. Одна из обшивок 7 соответствует предкрылкам 2, а другая соответствует закрылкам 3, которые перекрываются в центральной области крыла с возможностью относительного смещения между двумя частями. На обшивках установлены реечные приводы 8, которые размещены на основных лонжеронах крыла 5 и обеих обшивках 7. При приложении усилия от привода 8 для изменения конфигурации крыла перемещаются обе обшивки 7 в направлении хорды крыла. Приводы 8 позволяют изменять форму обшивки крыла в пределах конфигураций для взлета, полета и посадки. Крыло 1 также содержит систему блокировки 9 в случае отказа, которая обеспечивает и сохраняет при полете и посадки конфигурируемую форму крыла. Упругодеформируемое адаптивное крыло по предлагаемой полезной модели обладает способностью изменять форму аэродинамического профиля без ущерба для аэродинамических возможностей или целостности конструкции.

Источники информации:

Патент RU №2660191.

Патент DE №102009026457.

Патент RU №2749679 - прототип.

Claims (1)

1. Упругодеформируемое адаптивное крыло, содержащее переднюю часть крыла и предкрылки, хвостовую часть крыла и закрылки, отличающееся тем, что введена камера, стенки которой образованы нижней поверхностью крыла, основными лонжеронами крыла и верхней крышкой камеры, при этом над верхней крышкой камеры расположена двойная обшивка верхней поверхности крыла, при этом первая из обшивок соответствует передней части крыла и предкрылкам, а вторая соответствует хвостовой части крыла и закрылкам, которые перекрываются в центральной верхней части крыла с возможностью относительного смещения между двумя частями, дополнительно содержит исполнительные механизмы, в виде реечных приводов, размещенные на основных лонжеронах крыла, при этом часть нижней поверхности крыла, которая образует нижнюю стенку камеры, не перемещается при перемещении двойной обшивки верхней поверхности крыла, кроме того, крыло содержит систему блокировки.