RU2463182C2 - Transport system (versions), airfoil train and guiding rail for it - Google Patents
Transport system (versions), airfoil train and guiding rail for it Download PDFInfo
- Publication number
- RU2463182C2 RU2463182C2 RU2010113256/11A RU2010113256A RU2463182C2 RU 2463182 C2 RU2463182 C2 RU 2463182C2 RU 2010113256/11 A RU2010113256/11 A RU 2010113256/11A RU 2010113256 A RU2010113256 A RU 2010113256A RU 2463182 C2 RU2463182 C2 RU 2463182C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- train
- wing
- guide
- transport system
- profile
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Platform Screen Doors And Railroad Systems (AREA)
- Toys (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к транспортным системам с транспортными средствами на воздушной подушке, использующими экранный эффект при движении вдоль специально спрофилированной поверхности, а именно к высокоскоростным транспортным системам с экранопланом, экраноплану и специально спрофилированной поверхности для такой системы. Экраноплан, движущийся вдоль специально спрофилированной поверхности, в дальнейшем будем называть экранопоездом, а специально спрофилированную поверхность для движения экраноплана - направляющей.The group of inventions relates to transport systems with air-cushion vehicles that use the screen effect when moving along a specially profiled surface, namely, high-speed transport systems with an ekranoplan, ekranoplan and a specially profiled surface for such a system. An ekranoplan moving along a specially profiled surface will be called an ekranoplane in the future, and a specially profiled surface for the movement of an ekranoplane will be called a guide.
Из уровня техники известны высокоскоростные транспортные системы с транспортными средствами, использующими экранный эффект.High-speed transportation systems with vehicles using a screen effect are known in the art.
Так, в патенте США №3675582, МПК В61В 13/08, НПК 104/23R, дата публикации 11.07.1972 г., [1], представлена транспортная система, состоящая из симметричной относительно продольной плоскости направляющей и движущегося вдоль нее экранопоезда, направляющая содержит цилиндрическую поверхность, а экранопоезд оснащен, по меньшей мере, одним крылом и воздушным движителем. При этом согласно изобретению [1] экранопоезд содержит фюзеляж, крылья установлены под фюзеляжем и соединены с ним стойками, каждое крыло имеет при виде спереди форму дуги, соответствующую форме дуги поперечного сечения цилиндрической поверхности направляющей. Крылья установлены тандемно на малом расстоянии от опорной поверхности, причем на концах крыльев установлены аэродинамические шайбы, являющиеся нишами для колесного шасси. Для обеспечения устойчивости экранопоезд оснащен системой автоматического демпфирования, включающей в качестве исполнительного элемента механизацию задней кромки крыла. Стойки выполняют функцию вертикального оперения для стабилизации движения экранопоезда по курсу. В качестве силовой установки использованы турбовинтовые двигатели или линейные электродвигатели. Транспортное средство при движении использует экранный эффект и, следовательно, является экранопоездом.So, in US patent No. 3675582, IPC ВВВ 13/08, NPK 104 / 23R, publication date 07/11/1972, [1], a transport system is presented consisting of a guide that is symmetrical relative to the longitudinal plane and a screen train moving along it, the guide contains a cylindrical surface, and the train is equipped with at least one wing and an air propulsion device. Moreover, according to the invention [1], the train contains a fuselage, the wings are mounted under the fuselage and connected to it by uprights, each wing, when viewed from the front, has an arc shape corresponding to the arc shape of the cross section of the cylindrical surface of the guide. The wings are mounted in tandem at a small distance from the supporting surface, and aerodynamic washers are installed at the ends of the wings, which are niches for the wheeled chassis. To ensure stability, the train is equipped with an automatic damping system, which includes the mechanization of the trailing edge of the wing as an executive element. Racks perform the function of vertical plumage to stabilize the movement of the train on the course. Turboprop engines or linear electric motors are used as a power plant. The vehicle uses a screen effect when driving and, therefore, is a screen train.
Таким образом, транспортная система обеспечивает движение экранопоезда вдоль направляющей с высокими авиационными скоростями с нагрузкой на поверхность направляющей, равной нагрузке на площадь крыла экранопоезда.Thus, the transport system ensures the movement of the train along the guide with high air speeds with a load on the surface of the guide equal to the load on the wing area of the train.
При движении на поворотах трассы под действием центробежных сил экранопоезд перемещается вверх вдоль цилиндрической поверхности на высоту, при которой центробежная сила и сила тяжести экранопоезда уравновешивается аэродинамической силой.When driving on bends of a track under the action of centrifugal forces, the train escapes upward along the cylindrical surface to a height at which the centrifugal force and gravity of the train train are balanced by aerodynamic force.
Недостатком транспортной системы [1] является выполнение крыльев с небольшой хордой и с конечным размахом. При конечном размахе крыла при движении аэродинамическая сила сопротивления Х складывается из силы лобового сопротивления Х0 и силы индуктивного сопротивления Xi: Х=Х0+Хi. Это приводит к увеличению тяговооруженности экранопоезда T0/(M0*g) и увеличению удельных энергетических затрат на транспортировку груза. Для реализации преимуществ экранного эффекта полет экраннопоезда должен выполняться на малой относительной высоте h=H/Ba≤0,15, где Н - высота полета, Ва - средняя аэродинамическая хорда крыла. Экранопоезд для транспортной системы [1] выполнен с несколькими крыльями. Поэтому хорда каждого крыла небольшая, а полет выполняется на очень малой геометрической высоте Н. Это предъявляет жесткие требования к ровности поверхности и обеспечению геометрической формы направляющей, что удорожает изготовление транспортной системы [1].The disadvantage of the transport system [1] is the implementation of the wings with a small chord and with a finite span. With a finite wing span during movement, the aerodynamic drag force X is the sum of the drag force X 0 and the inductive drag force X i : X = X 0 + X i . This leads to an increase in the thrust-to-weight ratio of the trolley train T 0 / (M 0 * g) and an increase in the specific energy costs for cargo transportation. To realize the benefits of the screen effect, the flight of the screen train should be performed at a small relative height h = H / Ba≤0.15, where H is the flight height, Ba is the average aerodynamic chord of the wing. The train train for the transport system [1] is made with several wings. Therefore, the chord of each wing is small, and the flight is performed at a very low geometric height N. This places stringent requirements on the evenness of the surface and ensuring the geometric shape of the guide, which makes the transportation system more expensive [1].
В патенте США №4102272, МПК B60V 3/00, В61В 13/08, НПК 104/23FS, дата публикации 15.07.1978 г., [2], представлена высокоскоростная транспортная система, состоящая из симметричной относительно продольной оси направляющей и движущегося вдоль нее экранопоезда, направляющая содержит цилиндрическую поверхность, а экранопоезд оснащен, по меньшей мере, одним крылом и воздушным движителем. При этом цилиндрическая поверхность направляющей сопряжена с боковыми стенками и поверхностью основания, а экранопоезд выполнен по схеме «низкоплан» с Т-образным оперением и крылом без концевых аэродинамических шайб. В качестве двигателя используется линейный электродвигатель, получающий электропитание от расположенного над экранопоездом рельса, с которым экранопоезд связан либо жестко, либо посредством токосъемника-пантографа. Между стенкой направляющей и крылом имеется зазор, в который проходит воздух из области высокого давления между плоской поверхностью направляющей и нижней поверхностью крыла в область разрежения над крылом. В результате возникают поперечные течения потока вдоль крыла и растет индуктивное сопротивление Xi экранопоезда. Это является недостатком, поскольку приводит к увеличению тяговооруженности экранопоезда и увеличению удельных энергетических затрат на транспортировку груза.US patent No. 4102272, IPC
В патенте КНР №2296292, МПК B60V 3/04, дата публикации 04.11.1998 г., [3], представлена транспортная система, состоящая из симметричной относительно продольной оси направляющей и движущегося вдоль нее экранопоезда, направляющая содержит поверхность, соединенную с боковыми стенками, а экранопоезд оснащен крылом с двухкилевым вертикальным оперением, расположенным в концевых сечениях крыла. Направляющая установлена на эстакаде. Экранопоезд выполнен по схеме «летающее крыло» с крылом малого удлинения, с установленными на концах крыла вертикальными шайбами и вертикальным оперением. Как следует из иллюстраций к описанию патента [3], вертикальное оперение выполнено с элементами, взаимодействующими с линейным электродвигателем. Экранопоезд и транспортная система по патенту [3] по сравнению с экранопоездами, представленными в описаниях к патентам [1, 2], имеет более высокое аэродинамическое качество и, следовательно, более низкую тяговооруженность. Однако для обеспечения зазоров в линейном электродвигателе требуется высокая степень продольной и боковой устойчивости. Поскольку в компоновке экранопоезда отсутствует горизонтальное оперение, то стабилизация должна осуществляться системой автоматического управления и/или демпфирования. Это требует дополнительных затрат энергии при взаимодействии отклоняющихся поверхностей с воздушной средой и может рассматриваться как недостаток экранопоезда и транспортной системы в целом.In the patent of the People's Republic of China No. 2296292, IPC
В патенте РФ №2373088, МПК B60V 3/04, дата публикации 20.11.2009 г., [4], представлена транспортная система, состоящая из симметричной относительно продольной оси направляющей и движущегося вдоль нее транспортного средства с воздушным движителем, направляющая содержит двухскатную поверхность и оснащена формирователем струи, включающим источник газа и установленные в вершине двускатного профиля сопла для формирования воздушной струи, а воздушный движитель транспортного средства выполнен в виде сквозных каналов, вход которых расположен со стороны сопел направляющих, а выход - на верхней или боковой поверхности транспортного средства. Тяга на транспортном средстве создается реактивной силой воздуха, вытекающего из дугообразных каналов, при этом часть воздуха растекается под днищем транспортного средства, создавая статическую воздушную подушку.In the patent of the Russian Federation No. 2373088, IPC
Недостатком транспортной системы [4] является значительная потеря импульса струи воздуха при прохождении в дугообразных каналах, что приводит к увеличению потерь энергии для движения транспортного средства. К недостатку транспортной системы [4] также можно отнести отсутствие несущих поверхностей для реализации экранного эффекта, что ограничивает скорость транспортного средства.The disadvantage of the transport system [4] is a significant loss of momentum of an air stream during passage in arcuate channels, which leads to an increase in energy loss for vehicle movement. The disadvantage of the transport system [4] can also be attributed to the absence of bearing surfaces for the implementation of the screen effect, which limits the speed of the vehicle.
В качестве наиболее близкого аналога транспортной системы по 1-му и 2-му вариантам, экранопоезда и направляющей принята транспортная система, экранопоезд и направляющая, представленные в описании изобретения [1].As the closest analogue of the transport system according to the 1st and 2nd options, train and guide adopted transport system, train and guide, presented in the description of the invention [1].
Решаемой технической задачей является повышение транспортной эффективности путем более эффективного использования экранного эффекта в высокоскоростных наземных транспортных системах.The technical task to be solved is to increase transport efficiency by making more efficient use of the screen effect in high-speed ground transportation systems.
Технический результат заключается в повышении аэродинамического качества экранопоезда и транспортной эффективности при упрощении конструкции направляющей транспортной системы.The technical result consists in increasing the aerodynamic quality of the train and transport efficiency while simplifying the design of the guide transport system.
Сущность группы изобретений состоит в следующем.The essence of the group of inventions is as follows.
Транспортная система по 1-му варианту, как и в наиболее близком аналоге [1], содержит симметричную относительно продольной плоскости направляющую и движущийся вдоль нее экранопоезд, направляющая содержит цилиндрическую поверхность, а экранопоезд оснащен по меньшей мере одним крылом и воздушным движителем, но в отличие от наиболее близкого аналога [1] направляющая выполнена с двухскатным профилем, цилиндрическая поверхность сопряжена со стенками, экранопоезд выполнен с крылом, нижняя поверхность которого имеет отрицательный поперечный угол «V», соответствующий углу двухскатного профиля при вершине, а крыло оснащено законцовками, выполненными в нижней части с цилиндрической поверхностью с кривизной, соответствующей кривизне цилиндрической поверхности направляющей.According to the first embodiment, the transport system, as in the closest analogue [1], contains a guide symmetrical with respect to the longitudinal plane and a screen train moving along it, the guide contains a cylindrical surface, and the screen train is equipped with at least one wing and an air propulsion device, but unlike from the closest analogue [1], the guide is made with a gable profile, the cylindrical surface is paired with the walls, the train train is made with a wing, the lower surface of which has a negative transverse goal “V”, corresponding to the angle of the gable profile at the apex, and the wing is equipped with tips made in the lower part with a cylindrical surface with a curvature corresponding to the curvature of the guide surface.
Транспортная система по 1-му варианту характеризуется тем, что стенки направляющей установлены перпендикулярно основанию двухскатного профиля.The transport system according to the 1st embodiment is characterized in that the rail walls are installed perpendicular to the base of the gable profile.
Транспортная система по 1-му варианту характеризуется тем, что кромки верхней поверхности крыла экранопоезда в крейсерском движении расположены ниже верхних кромок стенок направляющей.The transport system according to the 1st embodiment is characterized in that the edges of the upper surface of the wing of the train in cruising motion are located below the upper edges of the walls of the guide.
Транспортная система по 2-му варианту, как и в наиболее близком аналоге [1], содержит симметричную относительно продольной плоскости направляющую и движущийся вдоль нее экранопоезд, направляющая содержит цилиндрическую поверхность, а экранопоезд оснащен по меньшей мере одним крылом и воздушным движителем, но в отличие от наиболее близкого аналога [1] направляющая выполнена с двухскатным профилем, цилиндрическая поверхность сопряжена со стенками, экранопоезд выполнен с крылом, нижняя поверхность которого имеет отрицательный поперечный угол «V», соответствующий углу двухскатного профиля при вершине, крыло оснащено законцовками, выполненными в нижней части с цилиндрической поверхностью с кривизной, соответствующей кривизне цилиндрической поверхности направляющей, при этом направляющая оснащена формирователем струи, содержащим источник газа и установленные в вершине двухскатного профиля сопла для формирования воздушной струи, а воздушный движитель выполнен в виде лопаток, установленных в днище экранопоезда, причем место установки лопаток ограничено продольными аэродинамическими гребнями.The transport system according to the 2nd embodiment, as in the closest analogue [1], contains a guide symmetrical with respect to the longitudinal plane and a screen train moving along it, the guide contains a cylindrical surface, and the screen train is equipped with at least one wing and an air propulsion device, but unlike from the closest analogue [1], the guide is made with a gable profile, the cylindrical surface is paired with the walls, the train train is made with a wing, the lower surface of which has a negative transverse goal "V", corresponding to the angle of the gable profile at the apex, the wing is equipped with tips made in the lower part with a cylindrical surface with a curvature corresponding to the curvature of the cylindrical surface of the guide, while the guide is equipped with a jet former containing a gas source and nozzles installed at the top of the gable profile for the formation of the air stream, and the air propulsion device is made in the form of blades installed in the bottom of the train, and the installation location of the blades is limited by longitudinal aero dynamic ridges.
Транспортная система по 2-му варианту характеризуется тем, что стенки направляющей установлены перпендикулярно основанию двухскатного профиля.The transport system according to the 2nd embodiment is characterized in that the walls of the rail are installed perpendicular to the base of the gable profile.
Транспортная система по 2-му варианту характеризуется тем, что кромки верхней поверхности крыла экранопоезда в крейсерском движении расположены ниже верхних кромок стенок направляющей.The transport system according to the 2nd embodiment is characterized in that the edges of the upper surface of the wing of the train in cruising motion are located below the upper edges of the walls of the guide.
Транспортная система по 2-му варианту характеризуется тем, что в качестве источника газа использованы лопаточные машины.According to the 2nd embodiment, the transport system is characterized by the fact that blade machines are used as a gas source.
Транспортная система по 2-му варианту характеризуется тем, что в качестве источника газа использованы лопаточные машины, а именно осевые вентиляторы.According to the 2nd embodiment, the transport system is characterized by the fact that blade machines, namely axial fans, are used as a gas source.
Транспортная система по 2-му варианту характеризуется тем, что источник газа выполнен в виде трубопровода, наполненного газом с избыточным давлением, а сопла выполнены открывающимися по сигналу, формируемому приближающимся поездом.According to the 2nd embodiment, the transport system is characterized in that the gas source is made in the form of a pipeline filled with gas with excess pressure, and the nozzles are made opening by a signal generated by an approaching train.
Транспортная система по 2-му варианту характеризуется тем, что источник газа выполнен в виде трубопровода, наполненного газом с избыточным давлением, при этом трубопровод разделен на секции, каждая из которых соединена с компрессором.The transport system according to the 2nd embodiment is characterized in that the gas source is made in the form of a pipeline filled with gas with excess pressure, while the pipeline is divided into sections, each of which is connected to a compressor.
Транспортная система по 2-му варианту характеризуется тем, что источник газа выполнен в виде трубопровода, наполненного газом с избыточным давлением, трубопровод разделен на секции, по меньшей мере, две соседних секции соединены между собой управляемым клапаном, при этом одна из соединенных между собой секций пневматически связана с компрессором.The transport system according to the 2nd embodiment is characterized in that the gas source is made in the form of a pipeline filled with gas with excess pressure, the pipeline is divided into sections, at least two adjacent sections are interconnected by a controlled valve, while one of the sections interconnected pneumatically connected to the compressor.
Экранопоезд, как и в наиболее близком аналоге [1], оснащен крылом и воздушным движителем, но в отличие от наиболее близкого аналога [1], экранопоезд оснащен оперением, включающим, по меньшей мере, один киль, крыло выполнено с отрицательным углом поперечного «V» и оснащено законцовками, имеющими в нижней части цилиндрическую поверхность.The train train, as in the closest analogue [1], is equipped with a wing and an air propulsion device, but unlike the closest analogue [1], the train train is equipped with a plumage that includes at least one keel, the wing is made with a negative transverse angle “V »And is equipped with tips having a cylindrical surface in the lower part.
Экранопоезд характеризуется тем, что вертикальное оперение выполнено, по меньшей мере, с двумя килями, при этом два киля установлены вдоль концевых сечений крыла и оснащены форкилями, начинающимися в области максимальной толщины профиля крыла.The train train is characterized by the fact that the vertical tail is made with at least two keels, while two keels are installed along the wing end sections and are equipped with forks starting in the region of the maximum thickness of the wing profile.
При этом профиль двух килей с форкилями, установленными вдоль концевых сечений крыла, выполнен несимметричным, с вогнутостью средней линии, направленной в сторону плоскости симметрии экранопоезда.In this case, the profile of two keels with forks installed along the wing end sections is asymmetric, with a concavity of the middle line directed towards the plane of symmetry of the train.
Экранопоезд характеризуется тем, что аэродинамический профиль крыла выполнен с S-образной средней линией.The train is characterized by the fact that the aerodynamic profile of the wing is made with an S-shaped middle line.
Экранопоезд характеризуется тем, что задняя кромка крыла оснащена двухзвеньевым закрылком, второе звено которого выполнено с возможностью отклонения вверх и вниз относительно первого звена.The train is characterized in that the trailing edge of the wing is equipped with a two-link flap, the second link of which is configured to deflect up and down relative to the first link.
Экранопоезд характеризуется тем, что воздушный движитель выполнен в виде, по меньшей мере, одного воздушного винта, кинематически связанного с двигателем.The train is characterized in that the air propulsion device is made in the form of at least one propeller kinematically connected to the engine.
Экранопоезд характеризуется тем, что, по меньшей мере, два воздушных винта установлены перед крылом и оснащены средством отклонения струи за воздушным винтом.The train is characterized in that at least two propellers are installed in front of the wing and equipped with means for deflecting the jet behind the propeller.
При этом средство отклонения струи за воздушным винтом выполнено в виде поворотного пилона, на котором установлены воздушные винты.In this case, the jet deflection means behind the propeller is made in the form of a rotary pylon on which propellers are mounted.
Экранопоезд характеризуется тем, что средство отклонения струи за воздушным винтом выполнено в виде установленных за соответствующим воздушным винтом поворотных створок.The train is characterized in that the means for deflecting the jet behind the propeller is made in the form of pivoting flaps installed behind the corresponding propeller.
Экранопоезд характеризуется тем, что воздушный движитель выполнен в виде лопаток, расположенных на нижней поверхности центральной части, а участок установки лопаток с боков ограничен продольными аэродинамическими гребнями.The train is characterized by the fact that the air propulsion device is made in the form of blades located on the lower surface of the Central part, and the installation area of the blades from the sides is limited by longitudinal aerodynamic ridges.
Направляющая для движения экранопоезда, как и в наиболее близком аналоге [1], состоит из симметричной относительно продольной плоскости цилиндрической поверхности, но в отличие от наиболее близкого аналога [1] направляющая выполнена с двухскатным профилем, а цилиндрические поверхности сопряжены со стенками.The guide for the movement of the train, as in the closest analogue [1], consists of a cylindrical surface symmetrical with respect to the longitudinal plane, but unlike the closest analogue [1], the guide is made with a gable profile, and the cylindrical surfaces are conjugated with the walls.
Направляющая для движения экранопоезда характеризуется тем, что стенки направляющей установлены перпендикулярно основанию двухскатного профиля.The guide for the movement of the train is characterized in that the walls of the guide are installed perpendicular to the base of the gable profile.
Направляющая для движения экранопоезда характеризуется тем, что направляющая оснащена формирователем струи, содержащим источник газа и расположенные в вершине двухскатного профиля сопла.The guide for the movement of the train is characterized in that the guide is equipped with a jet shaper containing a gas source and located at the apex of the gable nozzle profile.
Направляющая для движения экранопоезда характеризуется тем, что в качестве источника газа использованы лопаточные машины.The guide for the movement of the train is characterized by the fact that blade machines are used as a gas source.
Направляющая для движения экранопоезда характеризуется тем, что в качестве лопаточных машин использованы осевые вентиляторы.The guide for the movement of the train is characterized by the fact that axial fans are used as blade machines.
Направляющая для движения экранопоезда характеризуется тем, что источник газа выполнен в виде трубопровода, наполненного газом с избыточным давлением, а сопла выполнены управляемыми.The guide for the movement of the train is characterized in that the gas source is made in the form of a pipeline filled with gas with excess pressure, and the nozzles are made controllable.
При этом трубопровод разделен на секции, каждая из которых пневматически связана с компрессором.In this case, the pipeline is divided into sections, each of which is pneumatically connected to the compressor.
Кроме того, по меньшей мере, две соседние секции трубопровода соединены между собой управляемым клапаном, и одна из соединенных между собой секций трубопровода пневматически связана с компрессором.In addition, at least two adjacent sections of the pipeline are interconnected by a controlled valve, and one of the interconnected sections of the pipeline is pneumatically connected to the compressor.
Группа изобретений поясняется чертежами.The group of inventions is illustrated by drawings.
На фиг.1 представлен поперечный разрез направляющей и экранопоезда транспортной системы, выполненной по 1-му варианту.Figure 1 shows a cross section of the guide and train trains of the transport system, made according to the 1st option.
На фиг.2 представлен поперечный разрез направляющей и экранопоезда транспортной системы, выполненной по 2-му варианту при использовании в качестве источника воздушной струи вентиляторов.Figure 2 presents a cross section of the guide and train trains of the transport system, made according to the 2nd embodiment when using fans as an air stream source.
На фиг.3 показан разрез А-А на фиг.2.Figure 3 shows a section aa in figure 2.
На фиг.4 показан разрез Б-Б на фиг.3.Figure 4 shows a section bB in figure 3.
На фиг.5 показан поперечный разрез направляющей и экранопоезда транспортной системы, выполненной по 2-му варианту при использовании в качестве источника воздушной струи трубопровода с избыточным давлением газа.Figure 5 shows a cross section of the guide and train trains of the transport system, made according to the 2nd embodiment when using a pipeline with excessive gas pressure as a source of air stream.
На фиг.6 показан разрез В-В на фиг.5 при использовании в качестве источника воздушной струи трубопровода.Figure 6 shows a section bb in figure 5 when used as a source of air stream of the pipeline.
На фиг.7 показан разрез В-В на фиг.5 при использовании в качестве источника воздушной струи трубопровода, составленного из секций.In Fig.7 shows a section bb in Fig.5 when using as a source of air jet pipe, composed of sections.
На фиг.8 показан выносной элемент Г на фиг.7.On Fig shows a remote element G in Fig.7.
На фиг.9 показан пример вертикального профиля трассы направляющей в пункте остановки экранопоезда.Figure 9 shows an example of a vertical profile of the guide track at the stop point of the train.
На фиг.10 показан экранопоезд с движителем в виде воздушных винтов при виде сверху.Figure 10 shows the train with the propulsion in the form of propellers when viewed from above.
На фиг.11 показан экранопоезд с движителем в виде воздушных винтов в крейсерской конфигурации при виде сбоку.In Fig.11 shows a train with a propulsion device in the form of propellers in a cruising configuration when viewed from the side.
На фиг.12 показан экранопоезд с движителем в виде воздушных винтов во взлетно-посадочной конфигурации при виде сбоку.On Fig shows the train with the propulsion in the form of propellers in the take-off and landing configuration when viewed from the side.
На фиг.13 показан экранопоезд с движителем в виде подднищевых лопаток при виде сверху.On Fig shows the train with the mover in the form of subdiscal vanes when viewed from above.
На фиг.14 показан разрез Д-Д на фиг.13 экранопоезда в крейсерской конфигурации.On Fig shows a section DD in Fig.13 screen trains in a cruising configuration.
На фиг.15 показан экранопоезд с движителем в виде воздушных винтов и подднищевых лопаток при виде сверху.On Fig shows a train with a propulsion device in the form of propellers and sub-blade vanes when viewed from above.
На фиг.16 показан разрез Е-Е на фиг.15 экранопоезда во взлетно-посадочной конфигурации.In Fig.16 shows a section EE in Fig.15 screen trains in the take-off and landing configuration.
Варианты транспортной системы, экранопоезд и направляющая для них устроены следующим образом.The options for the transport system, the train and the guide for them are arranged as follows.
Транспортная система по обоим вариантам содержит направляющую 1 и экранопоезд 2, летящий в крейсерском режиме на малой высоте над направляющей 1 (фиг.1, 2).The transport system according to both options contains a
Направляющая 1, как показано на фиг.1, выполнена симметричной относительно продольной плоскости, содержит двухскатный профиль 3, цилиндрическую поверхность 4, сопряженную со стенками 5. Стенки 5 предпочтительно располагать перпендикулярно основанию 6 двухскатного профиля 3, а радиус поперченного сечения цилиндрической поверхности 4 равен расстоянию между стенками 5. Экранопоезд 2 оснащен крылом 7 с нижней поверхностью 8 с отрицательным поперечным углом «V», соответствующим углу вершины двухскатного профиля 3, и воздушным движителем. Законцовки крыла 7 в нижней части выполнены с цилиндрической поверхностью 9 с кривизной, соответствующей кривизне цилиндрической поверхности 4 направляющей 1. В крейсерском движении кромки 10 верхней поверхности 11 крыла 7 экранопоезда 2 могут находиться как ниже, так и выше или на уровне верхних кромок 12 стенок 5 направляющей 1.The
В предпочтительном варианте крыло 7 выполнено с отрицательным поперечным углом «V», законцовки крыла 7 выполнены в виде аэродинамических шайб 13 с цилиндрической поверхностью 9 в нижней части, в крейсерском режиме движения кромки 10 верхней поверхности крыла 7 расположены ниже кромок 12 стенок 5 направляющей 1.In a preferred embodiment, the
Направляющая 1 во 2-ом варианте выполнения транспортной системы (фиг.2) оснащена формирователем струи, который содержит источник газа и установленные в вершине двухскатного профиля 3 сопла 14 (фиг.2, 5) для направления воздушной струи на лопатки 15, установленные на нижней поверхности 8 крыла 7 или в днище 16 экранопоезда (подднищевые лопатки), при этом место установки лопаток 15 ограничено продольными аэродинамическими гребнями 17, высота которых от нижней поверхности 8 крыла 7 не превосходит соответствующую высоту аэродинамических шайб 13 крыла 7.The
В качестве источника газа могут использоваться лопаточные машины 18, например осевые или радиальные вентиляторы и т.п. (фиг.3, 4). При этом целесообразно обеспечить возможность выдувания струй газа из сопла 14 вдоль направляющей 1 в обоих направлениях. Для этого сопло 14 может выполняться поворотным (на фиг. не показано), симметричным с двухпозиционной заслонкой 19 (фиг.3, 4), отклоняющейся посредством привода (на фиг. не показано) для выдувания струи в нужном направлении, и другим образом.As the gas source,
В качестве источника газа также может использоваться размещенный в основании двускатного профиля 3 трубопровод 20 (фиг.5, 6), наполненный газом, например воздухом, с избыточным давлением, с установленными на трубопроводе 20 соплами 14, открывающимися по сигналу, формируемому системой автоматического управления. В качестве источника такого сигнала могут использоваться датчики давления, установленные в направляющей 1 и срабатывающие при приближении экранопоезда 2 (на фиг. не показано). При этом, как показано на фиг.8, 9, трубопровод 20 может выполняться разделенным на секции 21, пневматически связанные с генератором высокого давления, например, компрессором 22, турбореактивными двигателями (на фиг. не показано) и т.п. Соседние секции 21 могут соединяться между собой управляемыми клапанами 23, при этом с компрессором 22 пневматически связана, по меньшей мере, одна из соединенных между собой секций 21. Сопла 14 целесообразно выполнять с возможностью выдува вдоль направляющей 1 в обоих направлениях. Для этого сопла 14 могут выполняться поворотными (на фиг. не показано) или симметричными (фиг.8) и оснащаться трехпозиционными заслонками 24, обеспечивающими открытие канала сопла 14 для выдува в нужном направлении и перекрытие канала сопла 14 для предотвращения утечек газа из трубопровода 20 или его секций 21.
Трасса направляющей 1 может выполняться пространственной, с поворотами в горизонтальной и вертикальной плоскостях с радиусом R. Станции 25 или планируемые места остановок целесообразно размещать на большей высоте по сравнению с трассой направляющей до и после станции 25 (фиг.9).The track of the
Экранопоезд содержит крыло 7, законцовки которого в нижней части выполнены с цилиндрической поверхностью 9, и воздушный движитель (фиг.10…16). Крыло 7 выполнено с отрицательным углом поперечного «V», законцовки крыла 7 могут выполняться в виде концевых аэродинамических шайб 13 с цилиндрической поверхностью 9 в нижней части (фиг.1, 2, 5) или иным образом. Задняя кромка крыла 7 оснащена механизацией, например закрылком 26. При этом закрылок 26 целесообразно выполнять двухзвеньевым, с возможностью отклонения первого 27 и/или второго 28 звеньев вверх и вниз (фиг.10, 12, 16). Крыло 7 целесообразно выполнять с аэродинамическим профилем с S-образной средней линией (фиг.11).The train contains a
В законцовках крыла 7, выполненных, например, в виде концевых аэродинамических шайб 13, может устанавливаться шасси 29 (фиг.12, 16), которое может выполняться убирающимся посредством механизма уборки-выпуска (на фиг. не показано). Передние стойки шасси 30 выполнены с телескопическими опорами 31 (фиг.12, 16). В крейсерской конфигурации (фиг.11) закрылки 26 находятся в неотклоненном положении, а шасси 30 - в убранном положении. Во взлетно-посадочной конфигурации (фиг.12, 16) звенья 27, 28 закрылков 26 отклонены, а шасси 30 выпущено.In the
Экранопоезд может выполняться с фюзеляжем 32, с горизонтальным 33 и вертикальным 34 оперением (фиг.10, 13, 15). Вертикальное оперение 34 целесообразно выполнять, по меньшей мере, с двумя килями 35, при этом два киля вертикального оперения 34 установлены вдоль концевых сечений крыла 7 и оснащены форкилями 36, начинающимися в области положения максимальной толщины профиля крыла 7. При этом вогнутость средней линии профиля вертикального оперения 34 и форкилей 36 направлена к продольной плоскости экранопоезда 2.The train can be performed with the
Воздушный движитель экранопоезда 2 может выполняться в виде сопел турбореактивных двигателей (на фиг. не показано) и/или по меньшей мере одного воздушного винта 37, кинематически связанного с двигателем 38. Воздушные винты 37 могут устанавливаться перед крылом 7, например на пилоне 39 (фиг.10, 15), оснащенном средствами отклонения струи за воздушным винтом 37. В качестве подобных средств могут использоваться створки 40, установленные за воздушным винтом 37 (фиг.16) и оснащенные средствами их отклонения (на фиг. не обозначены). Установленные на пилоне 39 воздушные винты 37 могут также отклоняться вместе с пилоном 39 (фиг.12) посредством электропривода, гидропривода и т.п. энергомеханизмов (на фиг. не показано). Воздушный винт 37 также может устанавливаться на верхней поверхности крыла 7, например, перед горизонтальным оперением 33, и иным образом (на фиг. не показано).The air mover of the
В предпочтительном варианте вертикальное оперение 35 выполнено П-образным, оснащено форкилями 36, начинающимися в области максимальной толщины профиля крыла 7 (фиг.11, 12, 16), профиль вертикального оперения 34 и форкилей 36 выполнен несимметричным (фиг.10, 15), воздушные винты 37 установлены на пилоне 39, струи за воздушными винтами 37 отклоняются посредством управляемых створок 40 (фиг.16).In a preferred embodiment, the
Воздушный движитель экранопоезда 2 может выполняться в виде лопаток 15, расположенных в центральной части днища 16 фюзеляжа 32 (подднищевых лопаток 15) или на нижней поверхности 8 крыла 7 (фиг.14, 16). Лопатки 15 целесообразно выполнять вогнутыми, с ориентированием выпуклости в сторону движения. Участок днища 16 с лопатками 15 с боков ограничен продольными аэродинамическими гребнями 17, высота которых не превышает высоту концевых аэродинамических шайб 13 (фиг.14, 16). При таком выполнении воздушного движителя тяга экранопоезда 2 Тл создается за счет взаимодействия лопаток 15 с воздушными струями газа, например воздуха, направляемого из сопел 14, установленных в направляющих 1.The air propulsion device of the
При этом экранопоезд 2 может оснащаться шасси 30 и закрылками 26, которые в крейсерской конфигурации убраны (фиг.14), а во взлетно-посадочной конфигурации отклонены и выпущены (фиг.16).In this case, the
Направляющая 1 для движения экранопоезда 2 выполнена симметричной относительно продольной плоскости, в центральной части содержит двухскатный профиль 3 и сопряженную с боковыми стенками 5 цилиндрическую поверхность 4. Боковые стенки 5 целесообразно выполнять перпендикулярными основанию 6 двухскатного профиля 3 (фиг.1, 2, 5).The
Направляющая 1 для движения экранопоезда 2 может оснащаться формирователем струи, расположенным в вершине двухскатного профиля 3 и содержащим источники газа и сопла 14 для направления воздушной струи в днище 16 экранопоезда 1 (фиг.2). Сопла 14 могут выполняться направленными в оба направления направляющей 1 и оснащаться управляемым переключателем направления струи, обеспечивающим перекрытие канала сопла для направления струи вдоль или навстречу движению экранопоезда (фиг.3, 4).The
В качестве источника газа для формирователя струи могут использоваться лопаточные машины 18, например осевые или радиальные вентиляторы 9 (фиг.2, 3, 4), а также трубопровод 20, наполненный газом с избыточным давлением (фиг.5…8).As the gas source for the jet former can be used
При использовании в качестве источника газа лопаточных машин 18, например вентиляторов, переключатель направления струи может быть выполнен в виде двухпозиционной заслонки 19 (фиг.3). При использовании в качестве источника газа трубопровода 20 (или секций 21 трубопровода 20) с избыточным давлением газа переключатель направления струи может быть выполнен в виде, например, управляемой 3-позиционной заслонки 24, обеспечивающей перекрытие канала сопла 14 при отсутствии экранопоезда 2 (фиг.8), и открытие канала сопла 14 для направления струи вдоль (фиг.14, 16) или навстречу движению экранопоезда 2.When using
Трубопровод 20 с установленными на нем соплами 14 с управляемыми, например, трехпозиционными заслонками 24 пневматически связан, например, посредством воздуховода (на фиг. не обозначен) с генератором высокого давления, например компрессором 22 (фиг.6), турбореактивными двигателями (на фиг. не показано) и т.п. Трубопровод 20 может выполняться составленным из секций 21, при этом, по меньшей мере, две соседние секции 21 соединены между собой посредством управляемого клапана 23. Соединенные между собой управляемыми клапанами 23 секции 21 пневматически связаны, например, посредством воздуховода (на фиг. не обозначен) с компрессором 22 (фиг.7, 8).The
В предпочтительном варианте выполнения транспортной системы трасса направляющей 1 содержит участки крейсерского движения, на которых тяга экранопоезда 2 создается воздушным винтом 37, ТРД и т.п. воздушными движителями, а также разгонно-тормозные участки и участки с крутыми подъемами и спусками (фиг.9), на которых направляющая 1 оснащена формирователем струи с источниками газа и соплами 14. При этом экранопоезд 2 выполнен с двигателем (турбореактивным, турбовинтовым, дизельным и т.п.) с воздушным движителем, в том числе в виде воздушных винтов 37, и с воздушным движителем в виде лопаток 15, установленных на центральном участке нижней поверхности 8 крыла 7 или в днище 16 фюзеляжа 32, ограниченном продольными аэродинамическими гребнями 17 (фиг.15, 16). Продольные аэродинамические гребни 17 оснащены механизмом (на фиг. не показано) их поворота для уборки в крейсерском режиме движения при использовании только воздушных винтов 37 и т.п. движителей и выпуска при движении на участках трассы, оснащенных трубопроводом 20. На крейсерском участке трассы направляющей 1 тяга Тв экранопоезда 2 создается двигателями с воздушными винтами 37, а на разгонно-тормозных участках тяга Тл создается при взаимодействии вытекающей из направляющей 1 струи газа с лопатками 15, и дополнительно - воздушными винтами 37 и т.п. воздушными движителями (фиг.16).In a preferred embodiment of the transport system, the
Варианты транспортной системы, экранопоезд и направляющая для них функционируют следующим образом.The options for the transport system, the train and the guide for them operate as follows.
Движение транспортного средства (экранопоезда) вдоль специально спрофилированного основания (направляющей) на малой высоте h=H/Ba позволяет в наибольшей степени реализовать экранный эффект. При формировании профиля направляющей таким образом, чтобы свести к минимуму перетекания воздуха из-под нижней на верхнюю поверхность крыла можно существенно уменьшить перетекание воздуха вдоль размаха крыла, что эквивалентно увеличению удлинения крыла. В идеальном случае при предотвращении перетекания воздуха из-под нижней поверхности на верхнюю поверхность крыла создаются условия для одинакового распределения давления во всех сечениях крыла, что соответствует обтеканию крыла бесконечного размаха, то есть профиля. Для такого экранопоезда теоретическим пределом по аэродинамическому качеству K=Y/X=Cy/Cx является аэродинамическое качество движущегося вблизи экрана профиля крыла:The movement of the vehicle (cantilever train) along a specially profiled base (guide) at a low height h = H / Ba allows the screen effect to be realized to the greatest extent. When forming the guide profile in such a way as to minimize the flow of air from underneath the lower to the upper surface of the wing, it is possible to significantly reduce the flow of air along the wingspan, which is equivalent to increasing the elongation of the wing. In the ideal case, while preventing air from flowing from beneath the lower surface onto the upper surface of the wing, conditions are created for the same pressure distribution in all wing sections, which corresponds to a wing flow around an infinite span, i.e. a profile. For such a train, the theoretical limit in aerodynamic quality K = Y / X = Cy / Cx is the aerodynamic quality of the wing profile moving near the screen:
KПРОФ=YПРОФ/XПРОФ=CyПРОФ/CxПРОФ: К→КПРОФ, где:K PROF = Y PROF / X PROF = Cy PROF / Cx PROF : K → K PROF , where:
Cy=Y/(qS) - коэффициент аэродинамической подъемной силы экранопоезда;Cy = Y / (qS) is the aerodynamic lift coefficient of the train;
Cy=Y/(qBa) - коэффициент аэродинамической подъемной силы профиля крыла;Cy = Y / (qBa) is the aerodynamic lift coefficient of the wing profile;
Cx=X/(qS) - коэффициент аэродинамического сопротивления экранопоезда;Cx = X / (qS) - aerodynamic drag coefficient of the train;
СхПРОФ=XПРОФ/(qBa) - коэффициент аэродинамического сопротивления профиля крыла;Cx PROF = X PROF / (qBa) - aerodynamic drag coefficient of the wing profile;
Y, YПРОФ - подъемная сила соответственно экранопоезда и профиля крыла;Y, Y PROF - lifting force, respectively, of the ekranopoera and wing profile;
X, XПРОФ - сила аэродинамического сопротивления соответственно экранопоезда и профиля крыла;X, X PROF - aerodynamic drag force of an ekranopoera and wing profile, respectively;
S - площадь крыла;S is the wing area;
Ва - средняя аэродинамическая хорда крыла экраноплана, хорда профиля крыла;Ва - the average aerodynamic chord of the winged wing, wing profile chord;
q=0,5ρV2 - скоростной напор;q = 0.5ρV 2 - velocity head;
V - скорость движения;V is the speed of movement;
ρ - плотность воздуха.ρ is the density of air.
При движении крыла на малой высоте над поверхностью (экраном) присоединенные массы индуцируют на поверхности пограничный слой. Это, как показано в книге «Гидроаэродинамика крыла вблизи границы раздела сред», авторы М.А.Басин и В.П.Шадрин, изд. «Судостроение», 1980 г., стр.72…75, [5], приводит к потерям энергии потока воздуха между нижней поверхностью крыла и экраном и проявляется в увеличении лобового сопротивления Хо крыла. Следовательно, для крыла и профиля крыла существует высота полета, соответствующая максимальному аэродинамическому качеству.When the wing moves at a low height above the surface (screen), the attached masses induce a boundary layer on the surface. This, as shown in the book “Hydroaerodynamics of the wing near the interface of media,” the authors M. A. Basin and V. P. Shadrin, ed. "Shipbuilding", 1980, pp. 72 ... 75, [5], leads to energy loss of the air flow between the lower surface of the wing and the screen and is manifested in an increase in the drag of the wing. Therefore, for the wing and wing profile, there is a flight height corresponding to maximum aerodynamic quality.
Примеры попыток реализации транспортной системы с экранопоездом и специально спрофилированной направляющей представлены в патентной документации [1, 2, 3]. Однако каждая из рассмотренных транспортных систем не обеспечивает, как показано выше, реализации в полной мере преимуществ экранного эффекта.Examples of attempts to implement a transport system with a screen train and a specially profiled guide are presented in the patent documentation [1, 2, 3]. However, each of the considered transport systems does not provide, as shown above, the full realization of the advantages of the screen effect.
Представленная группа изобретений позволяет повысить аэродинамическое качество и транспортную эффективность транспортной системы.The presented group of inventions improves the aerodynamic quality and transport efficiency of the transport system.
Действительно, при движении экранопоезда 2 специально спрофилированная направляющая 1 с поперечным двухскатным профилем 3 и вертикальными стенками 5, а также законцовки крыла 7 затрудняют перетекание воздуха из-под нижней 8 на верхнюю 11 поверхность крыла 7 в связи с увеличением сопротивления движению воздуха между стенками 5 и законцовками крыла 7, выполненными, например, в виде аэродинамических шайб 13. В результате возникает эффект увеличения удлинения крыла 7. Наличие цилиндрической поверхности 4, сопряженной со стенками 5 направляющей 1, обеспечивает возможность поворота экранопоезда 2 вдоль дуги цилиндрической поверхности 4 при движении с отличающейся от расчетной для виража скоростью. Двухскатный профиль 3 и стенки 5 создают условия для стабилизации по курсу, поскольку по мере приближения поверхности концевых шайб 13 к поверхности одной из стенок 5 и нижней поверхности 8 крыла 7 к грани двухскатного профиля 3 между стенкой 5 и поверхностью законцовкй крыла 7, а также между гранью двухскатного профиля 3 и нижней поверхностью 8 крыла 7 увеличивается давление, а на противоположной стенке 5 и грани двухскатного профиля 3 давление уменьшается. В результате на экранопоезд 2 действует аэродинамическая сила, создающая восстанавливающий момент и, тем самым, стабилизирующая движение экранопоезда 2 по курсу вдоль направляющей 1.Indeed, when the
В то же время при выполнении направляющей 1 с двухскатным профилем 3 обеспечиваются условия для организации водоотвода, поскольку в месте стыка цилиндрической поверхности 4 с гранями двухскатного профиля 3 можно собирать воду, например, в тальвежные колодцы и выводить ее за пределы полотна направляющей 1 (на фиг. не показано). Также упрощается эксплуатационное обслуживание трассы, имеющей значительную ширину, превышающую размах крыла 7 экранопоезда 1.At the same time, when the
Условием обеспечения продольной стабилизации в зоне действия экранного эффекта, как известно, является обеспечение колебательной и апериодической устойчивости. Необходимым условием апериодической устойчивости является положение аэродинамического фокуса по высоте (Xfh=dMz/dCy, α=const) впереди (ближе к носку крыла) аэродинамического фокуса по углу атаки (Xfα=dMz/dCy, h=const):A condition for ensuring longitudinal stabilization in the zone of action of the screen effect, as is known, is to ensure vibrational and aperiodic stability. A necessary condition for aperiodic stability is the position of the aerodynamic focus in height (Xfh = dMz / dCy, α = const) in front (closer to the wing tip) of the aerodynamic focus in terms of angle of attack (Xfα = dMz / dCy, h = const):
Xfh≤Xfα, где:Xfh≤Xfα, where:
Mz - коэффициент момента тангажа;Mz is the pitch moment coefficient;
Су - коэффициент подъемной силы;Su is the coefficient of lift;
α - угол атаки - угол между вектором скорости и хордой крыла в проекции на продольную плоскость крыла;α - angle of attack - the angle between the velocity vector and the chord of the wing in projection onto the longitudinal plane of the wing;
h=H/Ba - относительная высота над экраном;h = H / Ba is the relative height above the screen;
Н - высота характерной точки (например, центра масс) над экраном;H is the height of the characteristic point (for example, the center of mass) above the screen;
Ва - средняя аэродинамическая хорда крыла.Ва - the average aerodynamic chord of the wing.
В экранопланах это условие достигается за счет создания стабилизирующего момента горизонтальным оперением и другими стабилизирующими поверхностями, расположенными сзади центра масс экраноплана. При этом стабилизирующий момент пропорционален статическому моменту А стабилизирующих поверхностей, который равен произведению относительной площади стабилизирующей поверхности Scm/S на относительное расстояние L/Ba от центра масс экраноплана до 0,25 средней аэродинамической хорды стабилизирующей поверхности Васm:In ekranoplanes this condition is achieved by creating a stabilizing moment with horizontal plumage and other stabilizing surfaces located behind the center of mass of the ekranoplan. In this case, the stabilizing moment is proportional to the static moment A of the stabilizing surfaces, which is equal to the product of the relative area of the stabilizing surface Scm / S and the relative distance L / Ba from the center of mass of the ekranoplan to 0.25 of the average aerodynamic chord of the stabilizing surface Vasm:
A=(Scm/S)·(L/Ba), где:A = (Scm / S) · (L / Ba), where:
Scm - площадь стабилизирующей поверхности;Scm is the stabilizing surface area;
S - площадь крыла;S is the wing area;
L - расстояние от центра масс экраноплана до 0,25 средней аэродинамической хорды Васm стабилизирующей поверхности (фиг.10).L is the distance from the center of mass of the ekranoplan to 0.25 of the average aerodynamic chord Bam of the stabilizing surface (Fig. 10).
В то же время величина лобового сопротивления Хо пропорциональна величине статического момента А стабилизирующих поверхностей, поскольку площадь обтекаемой поверхности пропорциональна площади стабилизирующей поверхности Scm и длине корпуса L для размещения стабилизирующей поверхности. Поэтому уменьшение величины статического момента А приводит к уменьшению аэродинамического сопротивления Хо и увеличению аэродинамического качества К=Y/X.At the same time, the drag Xo is proportional to the static moment A of the stabilizing surfaces, since the area of the streamlined surface is proportional to the area of the stabilizing surface Scm and the length of the housing L to accommodate the stabilizing surface. Therefore, a decrease in the static moment A leads to a decrease in aerodynamic drag Xo and an increase in aerodynamic quality K = Y / X.
В «самолетной» компоновке экраноплана стабилизирующей поверхностью является горизонтальное оперение (фиг.10), в компоновке «составное крыло» - горизонтальное оперение и расположенные сзади центра масс экраноплана крылья - консоли (на фиг. не показано). Стабилизация экраноплана с аэродинамической компоновкой «летающее крыло» осуществляется, как правило, с использованием систем автоматического управления и демпфирования.In the “airplane” ekranoplan layout, the stabilizing surface is the horizontal plumage (FIG. 10), in the “composite wing” layout is the horizontal plumage and the wings — cantilevers located at the rear of the center of mass of the ekranoplan (not shown). The stabilization of the ekranoplan with the aerodynamic layout of the flying wing is carried out, as a rule, using automatic control and damping systems.
Известно, что профиль с S-образной средней линией обладает диапазоном углов атаки и относительных высот, в котором обеспечивается необходимое условие апериодической устойчивости Xfh≤Xfα. Поэтому выполнение крыла 7 с профилем с S-образной средней линией позволяет уменьшить требуемую величину статического момента А горизонтального оперения 33, что способствует увеличению аэродинамического качества.It is known that a profile with an S-shaped middle line has a range of angles of attack and relative heights, which provides the necessary condition for aperiodic stability Xfh≤Xfα. Therefore, the execution of the
При движении по трассе с продольными уклонами возникает составляющая вектора силы тяжести Go=Mo·g экранопоезда 2, направленная вдоль негоризонтальной трассы Go·tg(j) (фиг.9). Это приводит к изменению скорости, в результате угол тангажа (атаки) экранопоезда 2 изменяется, и возникает необходимость его балансировки в продольной плоскости. Балансировку можно обеспечить при отклонении закрылка 26, особенно при его выполнении двухзвеньевым. Однако использование горизонтального оперения 33 с рулями высоты (на фиг. не обозначены) более эффективно по сравнению с закрылками 26 в связи с большим плечом действия уравновешивающей силы относительно центра масс экранопоезда 2.When moving along a track with longitudinal slopes, a component of the gravity vector Go = Mo · g of the
Установка горизонтального оперения 33 на вертикальном оперении 34 позволяет вывести вертикальное оперение из области зоны действия экранного эффекта. Вертикальное оперение 34 может выполняться с одним, двумя килями 35 (фиг.1, 5) и большим количеством килей (на фиг. не показано). Поверхности двухкилевого вертикального оперения 34 с форкилями 36, начинающимися в районе максимальной толщины профиля крыла 7, как показали расчеты, влияют на распределение давления на верхней поверхности 11 крыла 7, смещая центр давления и аэродинамический фокус по тангажу в сторону задней кромки крыла 7. Поскольку эффект перераспределения давления на верхней поверхности 12 крыла 7 проявляется при определенном расстоянии между килями вертикального оперения 35, то установка третьего и т.д. килей 36 и/или форкилей 37 (на фиг. не показано) позволяет реализовать этот эффект при любом размахе крыла 7. Более того, изменение кривизны профиля вертикального оперения и форкилей 35 также позволяет управлять распределением давления на верхней поверхности 12 крыла 7. В результате наличие двух и более килей 35 вертикального оперения 34 с форкилями 36 позволяет уменьшить величину статического момента A горизонтального оперения 33, необходимую для обеспечения апериодической устойчивости, и за счет этого уменьшить величину аэродинамического сопротивления Хо и увеличить аэродинамическое качество К экранопоезда 2.Installing the
Для обеспечения режимов взлета и посадки, а также движения на малых скоростях экранопоезд 2 оснащается шасси 29. Стойки 30 шасси 29 выполняются амортизированными. Выполнение передней стойки 30 шасси 29 телескопической (фиг.12, 16), с возможностью увеличения ее длины, позволяет увеличивать угол атаки при разбеге, что увеличивает подъемную силу и, следовательно, уменьшает скорость отрыва и длину разбега (и пробега после посадки) экранопоезда 2. Скорость отрыва от поверхности также можно уменьшить при расположении воздушных винтов 37 (или сопел ТРД) перед крылом 7. Например, при установке кинематически связанных с двигателями 38 воздушных винтов 37 на пилонах 39 и отклонении воздушной струи (например, поворотом пилона 39, фиг.12, или створок 40 за воздушным винтом 37, фиг.16), воздушные струи направляются под крыло 7. В результате под крылом 7 создается динамическая воздушная подушка (поддув), величина подъемной силы YПОД в которой превышает тягу воздушных винтов 37 в несколько раз.To ensure the take-off and landing modes, as well as low-speed movement, the
При использовании в качестве воздушного движителя установленных на днище 16 лопаток 15 и направления на них струи воздуха из сопел 14 (фиг.14, 16) возникает сила тяги Tл, равная произведению скоростного напора струи qС на площадь Sл всех N лопаток 15 (N - количество лопаток 15) и на их коэффициент сопротивления Схл:When using
Тл=Схл·N·Sл·qC=Схл·N·Sл·0,5·ρ·(Vc-V)2.T = Cchl · N · Sl · q C = Cchl · N · Sl · 0.5 · ρ · (Vc-V) 2 .
Струя может формироваться лопаточными машинами 18, например радиальными или осевыми вентиляторами (фиг.2, 3), турбореактивными двигателями и т.п. Также струя может формироваться при истечении газа (например, воздуха) из сопел 14, установленных на трубопроводе 20, в котором газ находится под избыточным давлением (фиг.5). Выполнение трубопровода в виде соединенных между собой управляемыми клапанами 23 секций 21, пневматически связанных с компрессором 22, позволяет автоматизировать управлением соплами 14 (фиг.7, 8). При этом оснащение сопел 14 трехпозиционными заслонками 24 (фиг.8, 14, 16) позволяет переключать направление струи на противоположное и закрывать сопло 14. Энергоснабжение лопаточных машин 18, компрессоров 22 и системы автоматики может обеспечиваться как путем проведения вдоль трассы линий электропередач и т.п. источников энергии, так и путем установки вдоль трассы источников возобновляемой энергии, например ветроэнергетических установок, солнечных батарей и т.п. (на фиг. не показано).The jet can be formed by
Отработанные газовые струи перетекают через продольные аэродинамические гребни 17 под крыло 7 экранопоезда 2, и взаимодействуют с воздушным потоком под нижней поверхностью 8 крыла 7, тормозят его. При этом увеличивается статическая составляющая полного давления набегающего потока, что увеличивает подъемную силу крыла 7 экранопоезда 2 и, следовательно, усиливает экранный эффект.The exhaust gas jets flow through the longitudinal
Благодаря возникновению при движении на крыле 7 экранопоезда 2 аэродинамической силы, на поверхность направляющей 1 действует статическое давление, равное давлению на нижней поверхности 8 крыла 7, которое меньше нагрузки на крыло p=M0g/S, где M0 - масса экранопоезда 1, g - ускорение свободного падения. Поскольку нагрузка на крыло 7 экранопоезда составляет, как правило, не больше p=M0g/S≤8000 Н/м2=8 кПа, то на поверхность двухскатного профиля 3 направляющей 1 на крейсерских участках трассы действует небольшая по величине распределенная нагрузка, и конструкция поверхности двухскатного профиля 3 может выполняться из материалов с невысокой прочностью. Однако присоединенные массы, возникающие за движущимся на малых высотах экранопоездом 2, создают на поверхности направляющих воздушные потоки со скоростями, сопоставимыми со скоростью движения экранопоезда 2. Поэтому конструкция поверхности направляющей 1 должна быть устойчивой к воздействию воздушного потока. В зависимости от скорости движения и нагрузок p на крыло 7 экранопоезда 2 для создания поверхности двухскатного профиля 3 направляющей 1 может использоваться дерновая поверхность из аэродромных травосмесей, поверхность, обработанная органическими вяжущими, укрепление поверхности разборным аэродромным покрытием, металлическими или пластиковыми сетками и другие легкие дорожные покрытия (на фиг. не показано). Прочность конструкции на станциях 25 и в местах остановки экранопоезда 2, на разгонных и тормозных участках, по которым экранопоезд 2 двигается на шасси 29, выполняется аналогичной аэродромным конструкциям, соответствующим расчетной нагрузке на опору шасси 29.Due to the occurrence of aerodynamic force during the movement on
Таким образом, на поверхность направляющей 1 на крейсерских участках действуют небольшие распределенные нагрузки. Поэтому трасса направляющей 1 может выполняться на поверхности земли с невысокой по сравнению с высокоскоростным наземным транспортом прочностью конструкции, с созданием искусственных сооружений для преодоления естественных препятствий, и с обеспечением безопасности для окружающих.Thus, small distributed loads act on the surface of the
При движении экранопоезда 2 вдоль направляющей 1 на малой высоте атмосферная турбулентность существенно меньше атмосферной турбулентности на высотах крейсерских режимов полета самолетов. Поэтому перегрузки n=V2/gR, действующие на конструкцию экранопоезда 2, будут в основном определяться скоростью полета V и радиусами R поворота трассы направляющей 1, а не атмосферной турбулентностью. Перегрузки n можно нормировать, например, исходя из условий комфортности для пассажиров. Поэтому конструкция экранопоезда 2 будет рассчитываться на значительно меньшие расчетные перегрузки, чем для самолетов с такой же грузоподъемностью и скоростью полета. Это позволит уменьшить относительную массу конструкции mK=МK/М0 и увеличить массу полезной нагрузки mПОЛ=МПОЛ/М0=(МКОМ+МТОП)/М0, равную сумме коммерческой нагрузки mКОМ=МКОМ/М0 и массы топлива mТОП=МТОП/М0. При выполнении воздушного движителя в виде установленных на экранопоезде 2 лопаток 15 и оснащении направляющей 1 формирователем струи уменьшится величина относительной массы силовой установки mСУ=МСУ/М0 и запасов топлива mТОП на борту экранопоезда 2. При этом относительная масса коммерческой нагрузки увеличивается до величины полезной нагрузки с учетом разности масс силовой установки и движителя с лопатками 14.When the
В результате увеличения аэродинамического качества К=Су/Сх экранопоезда 2, его скорости движения V и относительной коммерческой нагрузки МКОМ существенно увеличивается транспортная эффективность экранопездов МКОМ·К·V и снижается расход энергии на единицу перевозимого груза по сравнению как с наиболее близким аналогом [1], так и с высокоскоростными наземными транспортными системами. Капитальные затраты на строительство направляющей 1 существенно ниже затрат на строительство высокоскоростных наземных трасс, особенно на магнитном подвесе. Поэтому представленные в описании варианты транспортных систем, экранопоезд 2 и направляющая 1 могут оказаться конкурентоспособными с высокоскоростным наземным и воздушным транспортом.As a result of the increase in the aerodynamic quality K = Su / Cx of the
Приведенные в описании группы изобретений сведения достаточны для разработки и постройки экранопоездов и направляющей для них в специализированных организациях.The information given in the description of the group of inventions is sufficient for the development and construction of ekranopod trains and a guide for them in specialized organizations.
ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ К ОПИСАНИЮ ГРУППЫ ИЗОБРЕТЕНИЙLIST OF POSITIONS AND REFERENCES FOR THE DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 - направляющая;1 - guide;
2 - экранопоезд;2 - screen train;
3 - двухскатный профиль;3 - gable profile;
4 - цилиндрическая поверхность;4 - a cylindrical surface;
5 - стенки;5 - walls;
6 - основание двухскатного профиля 3;6 - the base of the
7 - крыло экранопоезда;7 - wing train;
8 - нижняя поверхность крыла 7;8 - the lower surface of the
9 - цилиндрическая поверхность в нижней части законцовок крыла 7;9 - a cylindrical surface in the lower part of the
10 - кромка верхней поверхности 11 крыла 7;10 - edge of the
11 - верхняя поверхность крыла 7 экранопоезда 2;11 - the upper surface of the
12 - верхняя кромка стенок 5 направляющей 1;12 - the upper edge of the
13 - концевые аэродинамические шайбы;13 - end aerodynamic washers;
14 - сопло формирователя струи;14 - nozzle shaper;
15 - лопатки в днище 14 экранопоезда 1 (подднищевые лопатки);15 - blades in the bottom 14 of the train 1 (sub-blade vanes);
16 - днище экранопоезда 1;16 - the bottom of the
17 - продольные аэродинамические гребни;17 - longitudinal aerodynamic ridges;
18 - лопаточные машины;18 - blade machines;
19 - двухпозиционная заслонка;19 - on-off valve;
20 - трубопровод, наполненный газом с избыточным давлением;20 - pipeline filled with gas with overpressure;
21 - секции трубопровода 20;21 - section of the
22 - компрессор для подкачки секций 21 трубопровода 20;22 - compressor for pumping
23 - управляемые клапаны, соединяющие секции 21 трубопровода 20;23 - controlled valves connecting the
24 - станции на трассе направляющих;24 - station on the track guides;
25 - закрылок крыла 7;25 -
26 - первое звено закрылка 25;26 - the first link of the
27 - второе звено закрылка 25;27 - the second link of the
28 - шасси;28 - chassis;
29- передние стойки шасси 28;29-
30 - телескопическая опора передние стойки 29 шасси 28;30 - telescopic support front struts 29 of the
31 - фюзеляж;31 - the fuselage;
32 - горизонтальное оперение;32 - horizontal plumage;
33 - вертикальное оперение;33 - vertical plumage;
34 - киль вертикального оперения 33;34 - keel of
35 - форкиль вертикального оперения 33;35 - forkil
36 - воздушный винт;36 - propeller;
37 - двигатель, кинематически связанный с воздушным винтом 35;37 — an engine kinematically coupled to a
38 - пилон для воздушных винтов 35, устанавливаться перед крылом 7;38 - pylon for
39 - створки для отклонения струи за воздушным винтом 35;39 - sash for deflecting the jet behind the
40 - трехпозиционные заслонки, установленные в сопле 14 формирователя струи.40 - three-position dampers installed in the
«V» - поперечный угол крыла 7."V" is the transverse angle of the
К=Су/Сх - аэродинамическое качество экранопоезда;K = Su / Cx - aerodynamic quality of the ekranop train;
КПРОФ=СуПРОФ/СхПРОФ - аэродинамическое качество профиля крыла;K PROF = Su PROF / CX PROF - aerodynamic quality of the wing profile;
Cy=Y/(qS) - коэффициент аэродинамической подъемной силы экранопоезда;Cy = Y / (qS) is the aerodynamic lift coefficient of the train;
СуПРОФ=YПРОФ/(qS) - коэффициент аэродинамической подъемной силы профиля крыла;Su PROF = Y PROF / (qS) is the aerodynamic lift coefficient of the wing profile;
Cx=X/(qS) - коэффициент аэродинамического сопротивления экранопоезда; СхПРОФ=ХПРОФ/(qS) - коэффициент аэродинамического сопротивления профиля крыла;Cx = X / (qS) - aerodynamic drag coefficient of the train; Cx PROF = X PROF / (qS) - aerodynamic drag coefficient of the wing profile;
Y - аэродинамическая подъемная сила экранопоезда, Н;Y - aerodynamic lifting force of the train, N;
YПРОФ - аэродинамическая подъемная сила профиля крыла, Н;Y PROF - aerodynamic lifting force of the wing profile, N;
Х - сила аэродинамического сопротивления экранопоезда, Н;X - force aerodynamic drag train, N;
XПРОФ - сила аэродинамического сопротивления профиля крыла, Н;X PROF - aerodynamic drag force of the wing profile, N;
S - площадь крыла, м2;S is the wing area, m 2 ;
q=0,5ρV2 - скоростной напор, Н/м2=Па;q = 0.5ρV 2 - velocity head, N / m 2 = Pa;
V - скорость движения, м/с;V is the speed of movement, m / s;
ρ - плотность воздуха, кг/м2;ρ is the density of air, kg / m 2 ;
(Xfh=dMz/dCy, α=const) - аэродинамический фокус по высоте;(Xfh = dMz / dCy, α = const) - aerodynamic focus in height;
(Xfα=dMz/dCy, h=const) - аэродинамический фокус по тангажу;(Xfα = dMz / dCy, h = const) - aerodynamic focus on pitch;
Mz - коэффициент момента тангажа;Mz is the pitch moment coefficient;
Су- коэффициент подъемной силы;Su is the coefficient of lift;
α - угол атаки - угол между вектором скорости и хордой крыла в проекции на продольную плоскость крыла;α - angle of attack - the angle between the velocity vector and the chord of the wing in projection onto the longitudinal plane of the wing;
h=H/Ba - относительная высота над экраном;h = H / Ba is the relative height above the screen;
Н - высота характерной точки (например, центра масс) над экраном;H is the height of the characteristic point (for example, the center of mass) above the screen;
Ва - средняя аэродинамическая хорда крыла;Ва - the average aerodynamic chord of the wing;
A=(Scm/S)·(L/Ba) - статический момент стабилизирующей поверхности;A = (Scm / S) · (L / Ba) is the static moment of the stabilizing surface;
Scm - площадь стабилизирующей поверхности;Scm is the stabilizing surface area;
S - площадь крыла;S is the wing area;
L - расстояние между центром масс экраноплана до 0,25 средней аэродинамической хорды Васm стабилизирующей поверхности;L is the distance between the center of mass of the ekranoplan to 0.25 of the average aerodynamic chord Bamm stabilizing surface;
Т - сила тяги, Н;T - traction force, N;
qСТР=0,5ρ(Vc-V)2 - скоростной напора струи, действующий на лопатки 15 в днище экраноплана 2, Н/м2;q STR = 0,5ρ (Vc-V) 2 - high-speed pressure of the jet, acting on the
Vc - скорость струи при входе из сопла 14, м/с;Vc is the jet velocity at the entrance from the
Sл - площадь лопатки 13, м2;Sl - the area of the
N - количество лопаток 13;N is the number of
Схл - коэффициент сопротивления лопатки 13;Schl - coefficient of resistance of the
p=M0g/S, где - нагрузка на крыло 7, Н/м2=Па;p = M 0 g / S, where -
М0 - масса экранопоезда, кг;M 0 - mass train, kg;
g - ускорение свободного падения, м/с2;g is the acceleration of gravity, m / s 2 ;
n=V2/Rg - перегрузка при движении по кривой с радиусом R;n = V 2 / Rg — overload when moving along a curve with radius R;
Rg - радиус поворота трассы направляющей;Rg is the radius of rotation of the track guide;
mK=МK/М - относительная масса конструкции;m K = M K / M is the relative mass of the structure;
mПОЛ=МПОЛ/М0=(МКОМ+МТОП)/М0 - относительная масса полезной нагрузки;m FLOOR = M FLOOR / M 0 = (M KOM + M TOP ) / M 0 - relative payload mass;
mКОМ=MКOМ/M0 - относительная масса коммерческой нагрузки;m KOM = M KOM / M 0 is the relative mass of the commercial load;
mТОП=МТОП/М0 - относительная масса топлива;m TOP = M TOP / M 0 - relative mass of fuel;
mСУ=MСУ/M0 - относительная масса силовой установки;m SU = M SU / M 0 - the relative mass of the power plant;
МКОМ·К·V - транспортная эффективность экранопоезда.M KOM · K · V - transport efficiency of the ekranop train.
Claims (28)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010113256/11A RU2463182C2 (en) | 2010-04-06 | 2010-04-06 | Transport system (versions), airfoil train and guiding rail for it |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010113256/11A RU2463182C2 (en) | 2010-04-06 | 2010-04-06 | Transport system (versions), airfoil train and guiding rail for it |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010113256A RU2010113256A (en) | 2011-10-20 |
RU2463182C2 true RU2463182C2 (en) | 2012-10-10 |
Family
ID=44998605
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010113256/11A RU2463182C2 (en) | 2010-04-06 | 2010-04-06 | Transport system (versions), airfoil train and guiding rail for it |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2463182C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2549728C2 (en) * | 2012-12-11 | 2015-04-27 | Александр Афанасьевич Нарижный | Passengers and cargoes air transportation and system to this end |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1252173A (en) * | 1968-03-19 | 1971-11-03 | ||
US3675582A (en) * | 1970-08-05 | 1972-07-11 | Teledyne Ryan Aeronautical Co | Mass transportation system |
US4102272A (en) * | 1975-05-27 | 1978-07-25 | Lehl Elvest L | High-speed transportation system |
CN2296292Y (en) * | 1996-11-26 | 1998-11-04 | 陈宏川 | Dynamic pressure type air cushion vehicle |
RU2373088C1 (en) * | 2008-09-10 | 2009-11-20 | Александр Николаевич Комиссаров | Transport system and method of its operation |
-
2010
- 2010-04-06 RU RU2010113256/11A patent/RU2463182C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1252173A (en) * | 1968-03-19 | 1971-11-03 | ||
US3675582A (en) * | 1970-08-05 | 1972-07-11 | Teledyne Ryan Aeronautical Co | Mass transportation system |
US4102272A (en) * | 1975-05-27 | 1978-07-25 | Lehl Elvest L | High-speed transportation system |
CN2296292Y (en) * | 1996-11-26 | 1998-11-04 | 陈宏川 | Dynamic pressure type air cushion vehicle |
RU2373088C1 (en) * | 2008-09-10 | 2009-11-20 | Александр Николаевич Комиссаров | Transport system and method of its operation |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2549728C2 (en) * | 2012-12-11 | 2015-04-27 | Александр Афанасьевич Нарижный | Passengers and cargoes air transportation and system to this end |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010113256A (en) | 2011-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7436499B2 (en) | Vertical takeoff and landing (VTOL) aircraft | |
US9487286B2 (en) | Lift and propulsion device, and heavier-than-air aircraft provided with such a device | |
EP2383159B1 (en) | Method for comprehensively increasing aerodynamic and transport characteristics, a wing-in-ground-effect craft for carrying out said method (variants) and a method for realizing flight | |
US11673643B2 (en) | Low stall or minimum control speed aircraft | |
CN101961974B (en) | Land, water and air multi-domain engine-driven carriage vehicle | |
US3454238A (en) | Lifting-jet-body aircraft configuration | |
US3100454A (en) | High speed ground transportation system | |
WO2018059244A1 (en) | Aircraft | |
US8523101B2 (en) | Short take-off aircraft | |
WO2012026846A1 (en) | Aircraft with an integral aerodynamic configuration | |
CN105984298A (en) | Vertical take-off and landing aerocar | |
US4202518A (en) | Air-borne support and lift mechanism adapted to aircraft | |
RU2432299C2 (en) | Supersonic convertible aircraft | |
RU2127202C1 (en) | Method of creating system of forces of aircraft of aeroplane configuration and ground-air amphibious vehicle for implementing this method | |
RU2422309C1 (en) | Combined flight vehicle | |
GB2587429A (en) | Wingtip device for an aircraft | |
JP7112141B2 (en) | 3rd generation aircraft with adjustable lift wings | |
RU2591102C1 (en) | Supersonic aircraft with closed structure wings | |
RU2463182C2 (en) | Transport system (versions), airfoil train and guiding rail for it | |
RU115726U1 (en) | TRANSPORT SYSTEM | |
RU2317220C1 (en) | Method of forming the system of forces of flying vehicle and flying vehicle-ground-air-amphibian for realization of this method | |
RU64176U1 (en) | HEAVY TRANSPORT PLANE | |
CN206155777U (en) | Aircraft | |
RU2297933C1 (en) | Ground-effect craft | |
RU2629463C1 (en) | Ekranoplan of integrated aerogydrodynamic compound |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170407 |