RU2546048C1 - Method for stabilisation of flight of ram wing surface effect vehicle and ram wing surface effect vehicle implementing this method - Google Patents
Method for stabilisation of flight of ram wing surface effect vehicle and ram wing surface effect vehicle implementing this method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2546048C1 RU2546048C1 RU2013151378/11A RU2013151378A RU2546048C1 RU 2546048 C1 RU2546048 C1 RU 2546048C1 RU 2013151378/11 A RU2013151378/11 A RU 2013151378/11A RU 2013151378 A RU2013151378 A RU 2013151378A RU 2546048 C1 RU2546048 C1 RU 2546048C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wing
- flap
- flight
- screen effect
- profile
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Toys (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к способам стабилизации полета экраноплана, а именно к способу стабилизации полета экраноплана на всех высотах проявления экранного эффекта и экранопланам для реализации этого способа. Группа изобретений может быть использована для стабилизации полета экраноплана как в зоне сильного, так и слабого проявления экранного эффекта, в частности над поверхностью с меняющимся микрорельефом (волновой водной поверхностью с высокой балльностью, ледовыми полями с торосами, тундрой, при проведении авиационно-химических работ, и т.п.), а также при создании экраноплана, реализующего данный способ.The group of inventions relates to methods of stabilizing the flight of an ekranoplane, and in particular to a method of stabilizing the flight of an ekranoplane at all altitudes of the manifestation of the screen effect and ekranoplanes for implementing this method. The group of inventions can be used to stabilize the flight of an ekranoplan both in the zone of strong and weak manifestations of the screen effect, in particular above a surface with a changing microrelief (wave surface with high scoring, ice fields with hummocks, tundra, during aviation chemical work, etc.), as well as when creating an ekranoplan that implements this method.
Из уровня техники известны способы стабилизации полета экраноплана на всех высотах проявления экранного эффекта, и экранопланы, обладающие устойчивостью на всех высотах проявления экранного эффекта, вплоть до внеэкранных высот полета.The prior art methods for stabilizing the flight of an ekranoplan at all altitudes of the manifestation of the screen effect, and ekranoplanes with stability at all altitudes of the manifestation of the screen effect, up to off-screen altitudes.
Как показано в статье «Критерии продольной устойчивости экранопланов», автор Р.Д. Иродов, Ученые записки ЦАГИ, М.: ЦАГИ, T.1, №4, 1970 г., с.63…72 [1], необходимым условием обеспечения устойчивости полета в зоне действия экранного эффекта является расположение аэродинамического фокуса по высоте Xfh впереди аэродинамического фокуса по углу тангажа Xfυ и положение аэродинамического фокуса по углу тангажа Xfυ сзади центра масс Хцм экраноплана:As shown in the article “Criteria for the longitudinal stability of ekranoplanes," the author R.D. Irodov, Scientific notes TsAGI, M .: TsAGI, T.1, No. 4, 1970, p.63 ... 72 [1], the necessary condition for ensuring the stability of flight in the area of the effect of the screen effect is the location of the aerodynamic focus in height Xfh in front of the aerodynamic focus on pitch angle Xfυ and the position of the aerodynamic focus on pitch angle Xfυ behind the center of mass Xcm of an ekranoplan:
где Mz - коэффициент момента тангажа;where Mz is the pitch moment coefficient;
Cy - коэффициент подъемной силы;Cy is the coefficient of lift;
υ - угол тангажа;υ is the pitch angle;
h=Н/ВА - относительная высота полета экраноплана;h = N / B A - the relative altitude of the ekranoplan;
ВА - средняя аэродинамическая (или геометрическая) хорда крыла экраноплана;In A - the average aerodynamic (or geometric) chord of the winged wing;
Хfh=dMz/dCy при u=const - запас устойчивости по высоте;Xfh = dMz / dCy at u = const - safety margin in height;
Хυf=dMz/dCy при h=H/BA=const - запас устойчивости по углу тангажа.Хυf = dMz / dCy at h = H / B A = const is the margin of stability along the pitch angle.
В статье «Расчетное исследование влияния параметров профиля на его аэродинамические характеристики вблизи экрана», авторы В.Н. Архангельский, С.И. Коновалов, В.Г. Гадецкий, Труды ЦАГИ, вып. 2304, стр.12-21, 1985 г., [2], показано, что в зависимости коэффициента подъемной силы профиля от угла тангажа при сохранении постоянной высоты над экраном Cy(ϑ, h) при h=const, всегда есть такие углы тангажа ϑ* и соответствующие им коэффициенты подъемной силы Cy*, при которых dCy/dh=0. При этом происходит разрыв в зависимости Xfh=f(ϑ) 2-го рода, так как Xfh=dMz/dCy=(dMz/dh)/(dCy/dh)=±∞. При величинах ϑ≤ϑ*, Cy≤Cy* отсутствует устойчивость по высоте, так как dCy/dh≥0, и с уменьшением высоты полета крыло не «отталкивается», а «притягивается» к поверхности. Согласно статье [2], при использовании профиля с S-образной средней линией при углах тангажа ϑ*ϑ<ϑУСТ имеется диапазон углов тангажа ΔϑУСТ (и коэффициентов подъемной силы ΔСyУСТ), при которых соблюдается необходимое условие устойчивости (1):In the article "Computational study of the influence of profile parameters on its aerodynamic characteristics near the screen," the authors V.N. Arkhangelsk, S.I. Konovalov, V.G. Gadetsky, Transactions of TsAGI, vol. 2304, pp. 12-21, 1985, [2], it is shown that depending on the profile lift coefficient on the pitch angle while maintaining a constant height above the screen Cy (ϑ, h) at h = const, there are always such pitch angles ϑ * and the corresponding lifting force coefficients Cy * for which dCy / dh = 0. In this case, a discontinuity occurs in the dependence Xfh = f (ϑ) of the 2nd kind, since Xfh = dMz / dCy = (dMz / dh) / (dCy / dh) = ± ∞. At values ϑ≤ϑ *, Cy≤Cy * there is no stability in height, since dCy / dh≥0, and with a decrease in flight height, the wing does not “repel”, but “attracts” to the surface. According to [2], using the profile with S-shaped centerline at angles of pitch θ * θ <θ SET has pitch angle range Δθ TSIs (and coefficients of lift ΔSy TSIs) at which is observed a necessary stability condition (1):
где υУСТ, СyУУСТ - угол тангажа и коэффициент подъемной силы, соответствующие совпадению положений фокусов по высоте и по углу тангажа: Xfh=Xfυ.where υ TSIs, Cy UUST - pitch angle and the lift coefficient, corresponding to the coincidence of foci adjustment and the angle of pitch: Xfh = Xfυ.
Использование в экранопланах крыльев с профилем с S-образной средней линией, как показано в описании изобретения РФ №2118269, МПК В64С 3/14, B60V 1/08, дата публикации 27.08.1998 г., [3], позволило расширить диапазон углов тангажа ΔϑУСТ и коэффициентов подъемной силы ΔСyУСТ, при которых обеспечивается необходимое условие устойчивости (1) при полете экраноплана во всем диапазоне высот проявления экранного эффекта. Однако апериодическая устойчивость на высотах со слабым действием экранного эффекта Н=(0,4…2,0)ВА обеспечивается при малых величинах углов тангажа ϑУСТ и коэффициетов подъемной силы СyУСТ и, следовательно, при больших скоростях полета и малых величинах аэродинамического качества. При внешних возмущениях, маневрировании по высоте и ошибках пилотирования могут возникнуть ситуации полета экраноплана с углами тангажа, близкими по величине к ϑ*, и потери экранопланом устойчивости по высоте dCy/dh≥0. Для предотвращения потери устойчивости по высоте экраноплан необходимо оснащать системой автоматического управления, например, системой автоматического демпфирования.The use in winged wings with a profile with an S-shaped middle line, as shown in the description of the invention of the Russian Federation No. 2118269, IPC B64C 3/14,
В статье «Some nonlinear effects in stability and control of wing-in-gound effect vehicles», автор Staufenbiel R., "J. Aircraft", 1978, VIII, v.15, №8, стр.541-544, [4], показано, что при полете на высотах со слабым проявлением экранного эффекта Н=(0,4…2,0)BA для обеспечения апериодической устойчивости полета необходимо использовать систему автоматического управления, в частности систему стабилизации по скорости.In the article "Some nonlinear effects in stability and control of wing-in-gound effect vehicles", by Staufenbiel R., "J. Aircraft", 1978, VIII, v.15, No. 8, pp. 541-544, [4 ], it is shown that when flying at altitudes with a weak manifestation of the screen effect H = (0.4 ... 2.0) B A, to ensure aperiodic flight stability, it is necessary to use an automatic control system, in particular, a speed stabilization system.
В описании изобретения РФ №2286268, МПК B60V 1/08, дата публикации 27.10.2006 г., [5], представлен экраноплан, содержащий силовую установку, крыло, оснащенное механизацией задней кромки с, по меньшей мере, одной осью вращения, расположенной вдоль размаха крыла, энергоприводом для перемещения механизации и оперение. При выполнении крыла составным, состоящим из центроплана и соединенных с ним консолей, с указанными в описании изобретения [5] соотношениями площадей и положения центроплана, консолей и горизонтального оперения обеспечивается устойчивость при полетах на высоте как с сильным (Н≤0,4BA), так и слабым Н=(0,4…2,0)BA проявлением экранного эффекта, вплоть до высот отсутствия экранного эффекта (Н>2BA), т.е. самолетных эксплуатационных режимов движения.In the description of the invention of the Russian Federation No. 2286268, IPC
В книге «Экранопланы. Особенности теории и проектирования», авторы А.И. Маскалик, Б.А. Колызаев, В.И. Жуков, Г.Л. Радовицкий, Д.Н. Синицын, Л.К. Загорулько, изд. СПб, Судостроение, 2000 г., [6], на стр.288, 289, рис.147 представлен пример системы управления закрылками крыла экраноплана, содержащий механизм стопорения рычагов управления закрылками в любом положении. Управление закрылками (стр.163…166, рис.85, 86, [6]) предназначено для взлетно-посадочных режимов и маневрирования по высоте в зоне сильного влияния экранного эффекта. В то же время, в книге [6] отсутствуют данные по стабилизации экраноплана при полетах на высотах со слабым проявлением экранного эффекта Н=(0,4…2,0)BA.In the book “WIG. Features of theory and design ”, authors A.I. Maskalik, B.A. Kolyzaev, V.I. Zhukov, G.L. Radovitsky, D.N. Sinitsyn, L.K. Zagorulko, ed. St. Petersburg, Shipbuilding, 2000, [6], on pages 288, 289, Fig. 147, an example of a wing-wing control system for wing flaps is presented, containing a mechanism for locking the control levers of the wings in any position. Flap control (p.163 ... 166, Fig. 85, 86, [6]) is intended for takeoff and landing modes and maneuvering in height in the zone of strong influence of the screen effect. At the same time, in the book [6] there are no data on the stabilization of the ekranoplan when flying at altitudes with a weak manifestation of the screen effect H = (0.4 ... 2.0) B A.
Способ стабилизации полета экраноплана, содержащего крыло, оснащенное механизацией задней кромки, включающий регулирование скорости полета во всем диапазоне высот действия экранного эффекта, предложенный в статье [4], принят за наиболее близкий аналог объекта изобретения «способ». Недостатком известного способа является необходимость использования системы автоматического управления для осуществления полета на высотах со слабым проявлением экранного эффекта.A method of stabilizing the flight of an ekranoplane containing a wing equipped with mechanization of the trailing edge, including adjusting the flight speed over the entire range of altitudes of the screen effect, proposed in article [4], is taken as the closest analogue of the object of the invention “method”. The disadvantage of this method is the need to use an automatic control system for flying at altitudes with a weak manifestation of the screen effect.
Экраноплан, представленный в изобретении [5], содержащий силовую установку, оперение, крыло, оснащенное механизацией задней кромки с, по меньшей мере, одной осью вращения, расположенной вдоль размаха крыла, энергоприводом для перемещения механизации, способный совершать полеты на всех высотах проявления экранопланного эффекта, вплоть до самолетных, принят за наиболее близкий аналог экраноплана, реализующего заявленный способ.An ekranoplane, presented in the invention [5], comprising a power plant, feathering, a wing equipped with a trailing edge mechanization with at least one axis of rotation located along the wing span, an energy drive for moving the mechanization, capable of flying at all altitudes of the ekranoplan effect , up to aircraft, adopted for the closest analogue of the ekranoplan, which implements the claimed method.
Решаемой группой изобретений технической задачей является обеспечение необходимого условия апериодической устойчивости экраноплана при полете на высотах как с сильным, Н<0,4BA, так и слабым, Н=(0,4…2,0)ВА, проявлением экранного эффекта.The technical task to be solved by the group of inventions is to provide the necessary conditions for the aperiodic stability of the ekranoplan when flying at altitudes with both strong, H <0.4B A , and weak, H = (0.4 ... 2.0) V A , a manifestation of the screen effect.
Технический результат в части способа стабилизации экраноплана заключается в определении условий управления экранопланом, обеспечивающих выполнение необходимого условия апериодической устойчивости на высотах как сильного, так и слабого проявления экранного эффекта.The technical result in terms of the method of stabilizing the ekranoplan is to determine the conditions for controlling the ekranoplan, ensuring the fulfillment of the necessary conditions for aperiodic stability at heights of both strong and weak manifestations of the screen effect.
Технический результат в части объекта изобретения «устройство» заключается в обеспечении выполнения необходимого условия апериодической устойчивости на высотах как сильного, так и слабого проявления экранного эффекта посредством регулирования средней линии профиля крыла.The technical result in terms of the object of the invention “device” is to ensure that the necessary conditions of aperiodic stability are met at heights of both strong and weak manifestations of the screen effect by adjusting the midline of the wing profile.
Сущность группы изобретений заключается в следующем.The essence of the group of inventions is as follows.
Способ стабилизации полета экраноплана, содержащего крыло, оснащенное механизацией задней кромки, как и в наиболее близком аналоге [4], включает регулирование скорости полета во всем диапазоне высот действия экранного эффекта, но в отличие от наиболее близкого аналога [4], при увеличении высоты полета вплоть до высот со слабым проявлением экранного эффекта, экраноплан разгоняют и одновременно увеличивают величину первой относительной вогнутости средней линии профиля крыла, а при уменьшении высоты полета до высот с сильным проявлением экранного эффекта скорость экраноплана уменьшают и одновременно уменьшают величину второй относительной вогнутости средней линии профиля крыла.The method of stabilizing the flight of an ekranoplane containing a wing equipped with mechanization of the trailing edge, as in the closest analogue [4], involves controlling the flight speed over the entire range of altitudes of the screen effect, but unlike the closest analogue [4], with increasing flight height up to altitudes with a weak manifestation of the screen effect, the ekranoplan accelerates and simultaneously increases the value of the first relative concavity of the midline of the wing profile, and when the altitude is reduced to altitudes with a strong manifestation of annogo effect speed WIG is reduced and simultaneously decrease a second magnitude of relative concavity midline airfoil.
Способ характеризуется тем, что первую относительную вогнутость средней линии профиля крыла изменяют путем отклонения закрылка крыла вниз, а величину второй относительной вогнутости средней линии профиля крыла изменяют путем отклонения закрылка крыла вверх.The method is characterized in that the first relative concavity of the midline of the wing profile is changed by deflecting the wing flap down, and the value of the second relative concavity of the midline of the wing profile of the wing is changed by deflecting the wing flap up.
Экраноплан, как и в наиболее близком аналоге [5], содержит силовую установку, оперение, крыло, оснащенное механизацией задней кромки с, по меньшей мере, одной осью вращения, расположенной вдоль размаха крыла, энергоприводом для перемещения механизации задней кромки, но в отличие от наиболее близкого аналога [5], механизация задней кромки крыла содержит закрылок, выполненный с возможностью отклонения энергоприводом относительно оси вращения как вниз, так и вверх, а кинематическая связь энергопривода с закрылком содержит упругий элемент.The ekranoplan, as in the closest analogue [5], contains a power plant, tail, wing, equipped with mechanization of the trailing edge with at least one axis of rotation located along the span of the wing, with an electric drive to move the mechanization of the trailing edge, but unlike the closest analogue [5], the mechanization of the trailing edge of the wing contains a flap configured to deflect the energy drive relative to the axis of rotation both down and up, and the kinematic connection of the power drive with the flap contains an elastic element.
Экраноплан характеризуется тем, что закрылок выполнен двухзвеньевым, каждое из звеньев закрылка выполнено с возможностью отклонения как вниз, так и вверх, а кинематическая связь энергопривода с закрылком из звеньев содержит упругий элемент.Wing is characterized by the fact that the flap is made two-link, each of the links of the flap is made to deflect both down and up, and the kinematic connection of the power drive with the flap of the links contains an elastic element.
Экраноплан характеризуется тем, что в продольном сечении контур нижней поверхности продольного сечения закрылка выполнен в виде кривой с радиусом кривизны, равным 0,5…4,5 хорды крыла, и центром кривизны, расположенным над верхней поверхностью крыла.Wing is characterized by the fact that in the longitudinal section the contour of the lower surface of the longitudinal section of the flap is made in the form of a curve with a radius of curvature equal to 0.5 ... 4.5 chords of the wing and a center of curvature located above the upper surface of the wing.
Экраноплан характеризуется тем, что крыло выполнено состоящим из центроплана и консолей, центроплан выполнен с большой хордой крыла и оснащен закрылком.Wing is characterized by the fact that the wing is made up of a center wing and consoles, the center wing is made with a large chord of the wing and is equipped with a flap.
Группа изобретений поясняется чертежами.The group of inventions is illustrated by drawings.
На фиг.1 представлен профиль крыла экраноплана.Figure 1 shows the profile of the winged wing.
На фиг.2 показана зависимость углов тангажа экраноплана υ*, υУСТ от высоты над экраном.Figure 2 shows the dependence of the pitch angle of the ekranoplan υ *, υ ust as a function of height above the screen.
На фиг.3 показана зависимость коэффициентов подъемной силы экраноплана Cy*, СyУСТ от высоты над экраном.Figure 3 shows the lift coefficient WIG Cy *, Cy SET on the height above the screen.
На фиг.4 показана зависимость угла тангажа υ* от относительной вогнутости профиля крыла экраноплана.Figure 4 shows the dependence of the pitch angle υ * on the relative concavity of the winged wing profile.
На фиг.5 представлен график изменения положения аэродинамического фокуса по углу тангажа от вогнутости профиля крыла экраноплана xfϑ(f2).Figure 5 presents a graph of the change in the position of the aerodynamic focus along the pitch angle from the concavity of the winged wing profile x fϑ (f 2 ).
На фиг.6 представлен график изменения положения аэродинамического фокуса по высоте от вогнутости профиля крыла экраноплана xfh(f2).Figure 6 presents a graph of the change in the position of the aerodynamic focus in height from the concavity of the wing profile x fh (f 2 ).
На фиг.7 представлен график изменения разноса аэродинамических фокусов от вогнутости профиля крыла экраноплана Xfϑh(f2).Figure 7 presents a graph of the variation in the separation of aerodynamic foci from the concavity of the wing profile of the winged aircraft Xfϑh (f 2 ).
На фиг.8 показан пример зависимости относительной вогнутости крыла от угла отклонения закрылка крыла.On Fig shows an example of the dependence of the relative concavity of the wing on the angle of deviation of the wing flap.
На фиг.9 показан экраноплан при виде в плане.Figure 9 shows the ekranoplan when viewed in plan.
На фиг.10 дан разрез А-А на фиг.9 однозвенного закрылка, отклоненного вниз.Figure 10 is a section aa in Figure 9 of a single link flap deflected downward.
На фиг.11 дан разрез А-А на фиг.9 однозвенного закрылка, отклоненного вверх.Figure 11 is a section aa in figure 9 of a single link flap, tilted up.
На фиг.12 дан разрез Б-Б на фиг.9 двухзвенного закрылка, отклоненного вниз.On Fig given section BB in Fig.9 two-link flap, tilted down.
На фиг.13 дан разрез Б-Б на фиг.9 двухзвенного закрылка, отклоненного вверх.On Fig given section BB in Fig.9 two-link flap, tilted up.
Изобретение выполнено следующим образом.The invention is as follows.
Стабилизация полета экраноплана без системы автоматического управления при наборе высоты и переходе от высоты с сильным проявлением экранного эффекта Н<0,4BA в зону высот со слабым проявлением экранного эффекта Н=(0,4…2,0)BA может быть обеспечена только при выполнении необходимого условия апериодической устойчивости (1), а именно, расположении аэродинамического фокуса по высоте впереди аэродинамического фокуса по углу тангажа.The stabilization of the flight of an ekranoplan without an automatic control system during climb and transition from altitude with a strong manifestation of the screen effect H <0.4B A to the altitude zone with a weak manifestation of the screen effect H = (0.4 ... 2.0) B A can only be ensured when the necessary aperiodic stability condition (1) is satisfied, namely, the location of the aerodynamic focus in height in front of the aerodynamic focus in pitch angle.
Параметры профиля крыла приведены на фиг.1. Как показано на фиг.2, 3 (и в описании изобретения [3]), по мере удаления от экрана критический углы тангажа υ* и соответствующий ему коэффициент подъемной силы Cy* уменьшаются по величине, а величины υУСТ и соответствующие им коэффициенты СyУСТ также уменьшаются в зоне сильного проявления экранного эффекта, а на больших высотах интенсивность их изменения снижается. В результате диапазоны ΔυУСТ ΔСyУСТ несколько увеличиваются. Однако коэффициенты СyУСТ имеют малые величины, и низкие соответствующие им величины аэродинамического качества экранопланов, в связи с чем реализация таких режимов полета возможна только при высокой тяговооруженности экраноплана.The parameters of the wing profile are shown in figure 1. As shown in FIGS. 2, 3 (and in the description of the invention [3]), as the distance from the screen increases, the critical pitch angles υ * and the corresponding lift coefficient Cy * decrease in magnitude, and the values υ CCT and the corresponding coefficients Сy CCT also decrease in the zone of strong manifestation of the screen effect, and at high altitudes the intensity of their change decreases. As a result, bands Δυ SET SET ΔSy increase somewhat. However, the coefficients Сy ССТ have small values and low corresponding aerodynamic quality values of ekranoplanes, in connection with which the implementation of such flight modes is possible only with a high thrust-weight ratio of ekranoplan.
Увеличение максимальной относительной вогнутости f1 средней линии 1 профиля, равной отношению к хорде профиля расстояния F1 до хорды 2, соединяющей носок 3 и хвостик профиля, f1=F1/BA фиг.1), приводит к уменьшению (увеличению модуля) величины углов тангажа υ* (фиг.4) при сохранении малых величин соответствующих им коэффициентов Cy*.An increase in the maximum relative concavity f 1 of the midline 1 of the profile, equal to the chord of the profile of the distance F 1 to the
Как известно из выражения: Cy=(dCy/dυ)·(υ-υ0), где υ0=-2f1 - угол тангажа при Cy=0, с ростом положительной вогнутости f1 величина угла тангажа υ0 уменьшается, и коэффициент подъемной силы профиля (и крыла) Cy при заданной величине υ=υУСТ возрастает. Угол тангажа υУСТ снижается в меньшей степени, чем увеличивается коэффициент подъемной силы СyУСТ=(dCy/dυ)*(υУСТ-υ0) при увеличении первой относительной вогнутости f1, что и обеспечивает расширение диапазона устойчивого коэффициента подъемной силы ΔСyУСТ, при котором соблюдается необходимое условие устойчивости (1).As is known from the expression: Cy = (dCy / dυ) · (υ-υ 0 ), where υ 0 = -2f 1 is the pitch angle at Cy = 0, with increasing positive concavity f 1, the pitch angle υ 0 decreases, and the coefficient the lifting force of the profile (and wing) Cy for a given value of υ = υ ust increases. Υ TSIs pitch angle decreases to a lesser extent than the increased lift coefficient Cy TSIs = (dCy / dυ) * ( υ TSIs -υ 0) for increasing the first relative concavity f 1, which provides a range extension sustainable lift coefficient ΔSy TSIs, under which the necessary stability condition (1) is satisfied.
Расчетные и экспериментальные исследования показали, что величина второй вогнутости f2 профиля крыла с S-образной средней линией при малом изменении (практически сохранении) положения аэродинамического фокуса по углу тангажа xfυ (3), как показано на фиг.5, влияет на смещение аэродинамического фокуса по высоте xfh (2) в сторону носка 3 профиля (фиг.6). Это связано с тем, что нижняя поверхность крыла, формирующая S-образную среднюю линию 1, создает условия для реализации эффекта Вентури, при котором в результате ускорения потока в районе хвостовой части крыла центр давления на нижней поверхности перемещается в сторону передней кромки крыла. При этом разнос аэродинамических фокусов Xfϑh, как показано на фиг.7, увеличивается, чем обеспечивается выполнение необходимого условия устойчивости (1) и стабилизация полета экраноплана без системы автоматического управления.Computational and experimental studies have shown that the value of the second concavity f 2 of the wing profile with an S-shaped middle line with a small change (practically maintaining) the position of the aerodynamic focus along the pitch angle x fυ (3), as shown in Fig. 5, affects the aerodynamic displacement focus height x fh (2) towards the
Таким образом, для устойчивого полета необходимо разгонять экраноплан и одновременно увеличивать положительную вогнутость f1 средней линии 1 профиля крыла при переходе от высот с сильным (Н<0,4BA) к высотам со слабым Н=(0,5…2,0)BA проявлением экранного эффекта, и наоборот, при переходе с высот полета со слабым к высотам с сильным проявлением экранного эффекта скорость полета экраноплана уменьшают при одновременном уменьшении (увеличении модуля) величины второй вогнутости f2 S-образной средней линии 1 крыла экраноплана.Thus, for a stable flight, it is necessary to accelerate the ekranoplane and simultaneously increase the positive concavity f 1 of the midline 1 of the wing profile during the transition from heights with strong (H <0.4B A ) to heights with weak H = (0.5 ... 2.0) B A by the manifestation of the screen effect, and vice versa, when moving from flight altitudes from low to high with a strong manifestation of the screen effect, the flight speed of the winged wing is reduced while the second concavity f 2 of the S-shaped
Представленный способ стабилизации экраноплана на всех диапазонах высот экранного полета может быть реализован путем изменения кривизны средней линии профиля крыла экраноплана при управлении закрылками (фиг.8) для регулирования вогнутости f1; f2 и/или предкрылками (для регулирования вогнутости f1). Но для изменения положительной кривизны профиля достаточно отклонения закрылка (фиг.1) на расстояние, не превышающее толщину профиля, что существенно меньше, чем при отклонении закрылка на взлете, посадке и при управлении высотой полета экраноплана. Кроме того, величины вогнутостей f1, f2 имеют большое значение для «регулирования» границ коридора устойчивости υ*…υУСТ и Cy*…СyУСТ. Поэтому для получения наибольшего эффекта при реализации способа стабилизации полета экраноплана необходим привод механизации, обеспечивающий небольшие перемещения задней кромки крыла как вниз, так и вверх и фиксацию их положения.The presented method of stabilizing an ekranoplan on all ranges of altitudes of a screen flight can be implemented by changing the curvature of the midline of the wing profile of an ekranoplan when controlling flaps (Fig. 8) to control the concavity f 1 ; f 2 and / or slats (for adjusting the concavity f 1 ). But to change the positive curvature of the profile, the flap deviation (Fig. 1) is sufficient for a distance not exceeding the thickness of the profile, which is significantly less than when the flap is deflected during take-off, landing, and when the altitude of the winged wing is controlled. In addition, the concavity values f 1 , f 2 are of great importance for the "regulation" of the boundaries of the stability corridor υ * ... υ СУТ and Cy * ... Сy СУТ . Therefore, to obtain the greatest effect when implementing the method of stabilizing the flight of an ekranoplan, a mechanization drive is needed that provides small movements of the trailing edge of the wing both down and up and fixes their position.
Пример экраноплана с такой механизацией, реализующей данный способ стабилизации, представлен в объекте изобретения «устройство».An example of an ekranoplan with such a mechanization that implements this stabilization method is presented in the object of the invention “device”.
Экраноплан, выполненный в предпочтительном варианте реализации группы изобретений по схеме «составное крыло», содержит центральное крыло (центроплан 5) и присоединенные к нему консоли 6, силовую установку 7, горизонтальное 8 и вертикальное 9 оперение, взлетно-посадочное устройство, например поплавки 10, фюзеляж 11. Центроплан 5 оснащен механизацией задней кромки, например закрылком 12 (фиг.9).The ekranoplan, made in the preferred embodiment of the group of inventions according to the “composite wing” scheme, contains a central wing (center wing 5) and consoles 6 attached to it, a power unit 7, horizontal 8 and vertical 8 tail units, a takeoff and landing device, for example, floats 10, fuselage 11. The
Закрылок 12 целесообразно выполнять безщелевым, отклонение закрылка относительно оси 13 как вниз, так и вверх обеспечивается энергоприводом 14, например гидроцилиндом, электромеханизмом и т.п., при фиксации промежуточных положений закрылка 12 (фиг.10, 11). В кинематическую связь энергопривода 14 с закрылком 12 включено упругое звено 15, например гидравлический, пневматический и т.п. амортизатор. Энергопривод 14 может приводиться в действие как пилотом, так и быть задействованным в системе управления, например, получающим управляющие сигналы от датчиков угла тангажа и высоты полета экранолета (на фиг. не показано).The
Закрылок 12 может выполняться безщелевым двухзвеньевым (фиг.12, 13). Первое звено 16 закрылка 12 соединено с крылом 5 посредством энергопривода 14, содержащим упругое звено 15, и выполнено с возможностью отклонения относительно оси 13 как вниз, так и вверх. Второе звено 17 закрылка 12 соединено с первым звеном 16 посредством энергопривода 18, обеспечивающем его отклонение как вниз, так и вверх относительно первого звена 16 вокруг оси 19. В кинематическую связь энергопривода 18 со вторым звеном 17 включено упругое звено 20, например гидравлический, пневматический и т.п. амортизатор.The
В предпочтительном варианте выполнения нижнюю поверхность 21 закрылка 12, в том числе двухзвенного, целесообразно выполнять с криволинейным контуром в виде дуги в продольном сечении, при этом радиус кривизны R равен (0,5…4,5)ВА, а ось дуги расположена выше верхней поверхности крыла 5. Закрылок 12 также целесообразно выполнять разделенным на ряд секций по размаху крыла 5 (фиг.9).In a preferred embodiment, the
Изобретения реализуются следующим образом.The invention is implemented as follows.
При полете экраноплана возникает необходимость изменения высоты полета (например, для облета препятствий по высоте, появлении высоких волн и т.п.), в том числе для выполнения полета экраноплана на высотах со слабым проявлением экранного эффекта.When flying an ekranoplane, it becomes necessary to change the altitude (for example, to fly over obstacles in height, the appearance of high waves, etc.), including to perform an ekranoplan flight at altitudes with a weak manifestation of the screen effect.
При переходе на высоту полета Н=(0,4…2,0)ВА, выходящую за пределы зоны сильного влияния экранного эффекта Н<0,4BA, необходимо обеспечить выполнение условий устойчивости (1). С целью расширения диапазона углов тангажа ΔϑУСТ и коэффициентов подъемной силы ΔСyУСТ, в котором выполняется необходимое условие апериодической устойчивости (1), увеличивают скорость полета экраноплана и увеличивают первую относительную вогнутость f1 средней линии 1 профиля крыла 5. Для этого посредством энергопривода 14 отклоняют закрылок 12 вниз. При выполнении крейсерского режима полета на выбранной высоте со слабым проявлением экранного эффекта Н=(0,4…2,0)ВА фиксируют положение закрылка 12 в промежуточном положении, обеспечивающем выполнение необходимого условия апериодической устойчивости (1).When moving to a flight altitude of H = (0.4 ... 2.0) V A , which goes beyond the zone of strong influence of the screen effect H <0.4B A , it is necessary to ensure the fulfillment of stability conditions (1). In order to expand the range of pitch angles Δϑ UST and lift coefficients ΔСy UST , in which the necessary condition of aperiodic stability (1) is fulfilled, increase the flight speed of the winged aircraft and increase the first relative concavity f 1 of the midline 1 of the
При приближении к экрану с высот со слабым Н=(0,4…2,0)BA на высоты с сильным проявлением экранного эффекта Н<0,4BA скорость экраноплана уменьшают и одновременно уменьшают (увеличивают модуль) величину второй вогнутости f2 средней линии 1 профиля крыла 5 посредством отклонения закрылка 12 энергоприводом 14 относительно оси 13 вверх. При этом, как показано на фиг.6, аэродинамический фокус по высоте перемещается вперед (в сторону носка 3 профиля, фиг.1) и увеличивается разнос аэродинамических фокусов (фиг.7). Этим обеспечивается выполнение необходимого условия апериодической устойчивости. Более того, регулирование положения аэродинамического фокуса по высоте Xfh посредством изменения второй относительной вогнутости f2, например, при отклонении закрылка 12, фиг.8, обеспечивает возможность совмещения положений аэродинамического фокуса по высоте с центром масс Xfh=Хцм, что существенно улучшает устойчивость и управляемость экраноплана на высотах с сильным влиянием экранного эффекта в широком диапазоне углов тангажа ϑ, коэффициентов Cy и соответствующих им скоростей полета экраноплана.When approaching the screen from heights with weak H = (0.4 ... 2.0) B A to heights with a strong manifestation of the screen effect H <0.4B A, the speed of the ekranoplan decreases and at the same time decreases (increases the module) the value of the second concavity f 2
Выполнение закрылка 12 многозвенным, например двухзвенным (фиг.12, 13), отклонение каждого из звеньев 16, 17 обеспечивает более плавное изменение нижней 21 и верхней поверхности закрылка 12 (и средней линии 1 профиля крыла 12). Это способствует лучшему регулированию величин относительных вогнутостей и, кроме того, снижению величин аэродинамических потерь в зонах взаимодействия потока с переходом поверхностей звеньев закрылка, особенно при отклонении звеньев 16, 17 закрылка 12 вверх.The execution of the
Таким образом, изменение относительной вогнутости средней линии 1 профиля крыла 5 путем отклонения закрылка 12 вниз и вверх обеспечивает расширение диапазона углов тангажа ΔϑУСТ=ϑУСТ-ϑ* и коэффициентов подъемной силы ΔСyУСТ=СyУСТ-Cy* во всем диапазоне высот проявления экранного эффекта Н≤2BA, и, следовательно, является новым свойством закрылка и экраноплана в целом по сравнению с известными из уровня техники примерами выполнения закрылков крыла экраноплана.Thus, a change in the relative concavity of the
Включение в кинематическую связь энергопривода 14 с закрылком 12 упругого звена 15 обеспечивает отклонение закрылков при их встрече с препятсвием при полетах на малых высотах. Выполнение нижней поверхности 21 закрылка 12, в том числе двухзвеньевого, с криволинейным контуром в продольном сечении, с радиусом дуги R=(0,5…4,5)BA, обеспечивает формирование S-образной средней линии 1 профиля, что расширяет диапазон углов тангажа ΔϑУСТ и коэффициентов подъемной силы ΔСyУСТ, и, следовательно, уменьшает величины углов отклонения закрылков 12 при регулировании относительных вогнутостей профиля крыла 5.The inclusion in the kinematic connection of the
Входящие в формулу изобретения признаки образуют совокупность взаимосвязанных между собой признаков, необходимых и достаточных для реализации группы изобретений. В представленной группе изобретений обеспечено единство изобретений, поскольку обеспечивается решение одной и той же технической задачи с достижением одинакового технического результата. Совокупность признаков, приведенных в объекте изобретения «устройство», достаточна для реализации заявленного способа.The features included in the claims form a set of interconnected features necessary and sufficient for the implementation of a group of inventions. In the presented group of inventions, the unity of inventions is ensured, since the solution of the same technical problem is achieved with the achievement of the same technical result. The combination of features shown in the subject matter of the invention “device” is sufficient to implement the claimed method.
Для реализации группы изобретений имеется достаточный научно-конструкторский и технологический потенциал на предприятиях авиационной и судовой промышленности. Группа изобретений соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».To implement the group of inventions, there is sufficient research and development and technological potential at the enterprises of the aviation and ship industry. The group of inventions meets the condition of patentability "industrial applicability".
ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙLIST OF POSITIONS AND DESIGNATIONS
1 - средняя линия профиля крыла;1 - the midline of the wing profile;
2 - хорда профиля;2 - profile chord;
3 - носок профиля;3 - toe profile;
4 - хвостик профиля;4 - tail profile;
5 - центроплан составного крыла;5 - the center section of the composite wing;
6 - консоли составного крыла;6 - console composite wing;
7 - двигатель силовой установки;7 - powerplant engine;
8 - горизонтальное оперение;8 - horizontal plumage;
9 - вертикальное оперение;9 - vertical plumage;
10 - поплавки;10 - floats;
11 - фюзеляж;11 - the fuselage;
12 - закрылок;12 - flap;
13 - ось вращения закрылка 12;13 - axis of rotation of the
14 - энергопривод закрылка 12;14 -
15 - упругое звено;15 - elastic link;
16 - первое звено закрылка 12;16 - the first link of the
17 - второе звено закрылка 12;17 - the second link of the
18 - энергопривод второго звена 17 закрылка 12;18 - power drive of the
19 - ось вращения второго звена 17 закрылка 12;19 - the axis of rotation of the
20 - упругое звено привода второго звена 17 закрылка 12;20 - elastic link drive the
21 - криволинейная нижняя поверхность закрылка 12.21 - curved lower surface of the
Xfh=Xцм-dMz/dCy при υ=const - аэродинамический фокус по высоте;Xfh = Xцм-dMz / dCy at υ = const - aerodynamic focus in height;
Xfυ=Xцм-dMz/dCy при h=Н/ВА=const - аэродинамический фокус по углу тангажа;Xfυ = Xcm-dMz / dCy at h = Н / В А = const - aerodynamic focus in pitch angle;
Mz - коэффициент момента тангажа;Mz is the pitch moment coefficient;
Cy - коэффициент подъемной силы;Cy is the coefficient of lift;
υ - угол тангажа;υ is the pitch angle;
h=Н/ВА - относительная высота полета экраноплана;h = N / B A - the relative altitude of the ekranoplan;
ВА - средняя аэродинамическая (или геометрическая) хорда крыла экраноплана;In A - the average aerodynamic (or geometric) chord of the winged wing;
f1=F1/BA - первая относительная вогнутость профиля крыла экраноплана;f 1 = F 1 / B A is the first relative concavity of the winged wing profile;
f2=F2/BA - вторая относительная вогнутость профиля крыла экранопланаf 2 = F 2 / B A is the second relative concavity of the winged wing profile
xfh=dMz/dCy при υ=const - запас устойчивости по высоте;x fh = dMz / dCy at υ = const - safety margin in height;
xfυ=dMz/dCy при h=H/BA=const - запас устойчивости по углу тангажа;x fυ = dMz / dCy at h = H / B A = const is the margin of stability along the pitch angle;
ϑ* - угол тангажа, при котором dCy/dh=0;ϑ * is the pitch angle at which dCy / dh = 0;
Cy* - коэффициент подъемной силы, при котором dCy/dh=0;Cy * is the lift coefficient at which dCy / dh = 0;
ϑУСТ - угол тангажа при Xfh=Xfυ;ϑ SET - pitch angle at Xfh = Xfυ;
СyУСТ - коэффициент подъемной силы при Xfh=Xfυ.Cy TSIs - lift coefficient at Xfh = Xfυ.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013151378/11A RU2546048C1 (en) | 2013-11-20 | 2013-11-20 | Method for stabilisation of flight of ram wing surface effect vehicle and ram wing surface effect vehicle implementing this method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013151378/11A RU2546048C1 (en) | 2013-11-20 | 2013-11-20 | Method for stabilisation of flight of ram wing surface effect vehicle and ram wing surface effect vehicle implementing this method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2546048C1 true RU2546048C1 (en) | 2015-04-10 |
Family
ID=53295707
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013151378/11A RU2546048C1 (en) | 2013-11-20 | 2013-11-20 | Method for stabilisation of flight of ram wing surface effect vehicle and ram wing surface effect vehicle implementing this method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2546048C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1536283A (en) * | 1922-08-23 | 1925-05-05 | Aviation Louis Breguet Sa | Method and apparatus for facilitating the starting and the landing of aeroplanes |
RU2097229C1 (en) * | 1993-07-05 | 1997-11-27 | Леонид Николаевич Наволоцкий | Wing-in-ground effect craft and method of longitudinal control |
RU2118269C1 (en) * | 1997-07-02 | 1998-08-27 | Вячеслав Васильевич Колганов | Aerodynamic profile of wing of wing-in-ground-effect machine |
RU2286268C2 (en) * | 2003-10-29 | 2006-10-27 | Виктор Георгиевич Сергеев | Wing-in-ground-effect craft |
RU2466888C1 (en) * | 2011-05-10 | 2012-11-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Экранопланостроительное Объединение "Орион" | Hovercraft |
-
2013
- 2013-11-20 RU RU2013151378/11A patent/RU2546048C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1536283A (en) * | 1922-08-23 | 1925-05-05 | Aviation Louis Breguet Sa | Method and apparatus for facilitating the starting and the landing of aeroplanes |
RU2097229C1 (en) * | 1993-07-05 | 1997-11-27 | Леонид Николаевич Наволоцкий | Wing-in-ground effect craft and method of longitudinal control |
RU2118269C1 (en) * | 1997-07-02 | 1998-08-27 | Вячеслав Васильевич Колганов | Aerodynamic profile of wing of wing-in-ground-effect machine |
RU2286268C2 (en) * | 2003-10-29 | 2006-10-27 | Виктор Георгиевич Сергеев | Wing-in-ground-effect craft |
RU2466888C1 (en) * | 2011-05-10 | 2012-11-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Экранопланостроительное Объединение "Орион" | Hovercraft |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9637226B2 (en) | Split winglet system | |
US8651431B1 (en) | Aircraft with movable winglets and method of control | |
US10423168B2 (en) | Landing method and system for air vehicles | |
US11084566B2 (en) | Passively actuated fluid foil | |
EP2490934B1 (en) | Aircraft horizontal stabiliser fitted with leading-edge strake | |
US10196129B2 (en) | Aerofoil and wings for air vehicles | |
US9873503B2 (en) | Tailplane with positive camber | |
US8109473B2 (en) | Slotted high lift aerofoils | |
US20220097830A1 (en) | High Performance Winglet | |
GB2587429A (en) | Wingtip device for an aircraft | |
US20180105255A1 (en) | Aircraft having supporting fuselage | |
EP3498595A1 (en) | Cruise miniflaps for aircraft | |
RU2546048C1 (en) | Method for stabilisation of flight of ram wing surface effect vehicle and ram wing surface effect vehicle implementing this method | |
US20190256188A1 (en) | Airfoil Modification To Improve Fuel Efficiency | |
EP4005885A1 (en) | Wing-in-ground-effect vehicle | |
RU195661U1 (en) | WING FRONT EDGE MECHANISM | |
WO2020145837A1 (en) | Lifting surface | |
GB2580064A (en) | Wingtip device for an aircraft |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161121 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20200513 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner |