RU2568627C1

RU2568627C1 - Wide-body aircraft wing (versions)

Info

Publication number: RU2568627C1
Application number: RU2014152118/11A
Authority: RU
Inventors: Юлия Алексеевна Щепочкина
Original assignee: Юлия Алексеевна Щепочкина
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2015-11-20

Abstract

FIELD: aircraft engineering.

SUBSTANCE: claimed wing comprises the carcass, skin, top and bottom airfoils, airflow deflectors and turbojet/jet engine. In compliance with the first version, carcass has the round through hole provided with hollow disc running on disc exposed to incident airflow and having the rim, convexed top airfoil and flat bottom airfoil. Annular slot is arranged between said disc and the carcass. Disc holder is fixed to the carcass along the fuselage axial line. Said holder is composed of top and bottom ribs with the flange for drive revolution. In compliance with the second version, the round through opening for yaw rudder shaft fitted from the side of bottom airfoil. Said yaw rudder is arranged from the side of the bottom/top airfoils.

EFFECT: higher lift and in-flight stability.

2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области моделирования широкофюзеляжных летательных аппаратов гражданского назначения, преимущественно, самолетов с прямоугольной, трапециевидной формой крыла.The invention relates to the field of modeling wide-body civil aircraft, mainly aircraft with a rectangular, trapezoidal wing shape.

Известно крыло широкофюзеляжного летательного аппарата, содержащее каркас, обшивку, верхние и нижние аэродинамические поверхности, элементы отклонения воздушных потоков и турбореактивный/реактивный двигатель [1].A wing of a wide-body aircraft is known, comprising a skeleton, skin, upper and lower aerodynamic surfaces, elements of the deviation of air flows and a turbojet / jet engine [1].

Задача изобретения заключается в увеличении подъемной силы крыльев, повышении маневренности широкофюзеляжного летательного аппарата.The objective of the invention is to increase the lifting force of the wings, increasing the maneuverability of a wide-body aircraft.

Технический результат решения поставленной задачи достигается тем, что в крыле широкофюзеляжного летательного аппарата, содержащем каркас, обшивку, верхние и нижние аэродинамические поверхности, элементы отклонения воздушных потоков, по меньшей мере, один турбореактивный/реактивный двигатель, в каркасе выполнено круглое сквозное отверстие с размещенным в нем открытым для набегающего воздушного потока полым вращающимся на центральной оси диском, имеющим обод, выпуклую верхнюю и плоскую нижнюю аэродинамические поверхности, причем между диском и каркасом образована кольцевая щель, а держатель диска неподвижно прикреплен к каркасу и расположен вдоль по отношению к осевой линии фюзеляжаThe technical result of the solution of this problem is achieved by the fact that in the wing of a wide-body aircraft containing a frame, skin, upper and lower aerodynamic surfaces, elements of the deviation of air flows, at least one turbojet / jet engine, a circular through hole with a open to the incoming air flow a hollow disk rotating on the central axis, having a rim, a convex upper and flat lower aerodynamic surfaces, and between an annular gap is formed between the disk and the frame, and the disk holder is fixedly attached to the frame and is located along with respect to the centerline of the fuselage

Технический результат решения поставленной задачи достигается также тем, что в крыле широкофюзеляжного летательного аппарата, содержащем каркас, обшивку, верхние и нижние аэродинамические поверхности, элементы отклонения воздушных потоков, по меньшей мере, один турбореактивный/реактивный двигатель, в каркасе выполнено круглое сквозное отверстие для оси руля направления, установленного со стороны нижней/верхней аэродинамической поверхности.The technical result of the solution of this problem is also achieved by the fact that in the wing of a wide-body aircraft containing a frame, skin, upper and lower aerodynamic surfaces, elements of deviation of air flows, at least one turbojet / jet engine, a round through hole for the axis is made in the frame rudder mounted on the side of the lower / upper aerodynamic surface.

На фиг. 1 изображен общий вид широкофюзеляжного летательного аппарата с установленными на крыльях вращающимися дисками и рулями направления; на фиг. 2 - изображена схема крепления вращающегося диска к каркасу крыла; на фиг. 3 изображен обтекаемый кожух для привода вращения диска; на фиг. 4 изображен фрагмент крыла с установленным со стороны нижней аэродинамической поверхности рулем направления; на фиг. 5 показана схема привода поворота руля направления.In FIG. 1 shows a general view of a wide-body aircraft with rotating discs and rudders mounted on the wings; in FIG. 2 - shows a diagram of the mounting of a rotating disk to the wing frame; in FIG. 3 shows a streamlined housing for driving a disk rotation; in FIG. 4 shows a fragment of a wing with a rudder mounted on the lower aerodynamic surface side; in FIG. 5 shows a driving pattern for steering a rudder.

Прикрепленные к несущему (обладающему подъемной силой) плоскому широкому фюзеляжу 1 летательного аппарата (фиг. 1) крылья 2 содержат каркас 3, обшивку 4, элементы (закрылки, элероны) 5 отклонения воздушного потока, обтекающего верхние 6 и нижние 7 аэродинамические поверхности. Крылья могут иметь традиционный (Н.Е. Жуковского) профиль или иной, например, профиль плоской пластины. Каждое крыло имеет треугольной формы концевой участок 8, отогнутый, по отношению к верхней аэродинамической поверхности на угол α=125-135°. Над каждым крылом (со стороны стекающих с крыла воздушных потоков) на пилонах 9 установлен, по меньшей мере, один турбореактивный/реактивный двигатель 10. Эквивалентным техническим решением может быть установка под крылом на выступающих вперед пилонах турбовинтовых двигателей. В каркасе выполнено круглое сквозное отверстие 11 с размещенным в нем и открытым для набегающего воздушного потока полым вращающимся на центральной оси 12 диском 13 с образованием между диском и каркасом кольцевой щели 14. Диск прикреплен к каркасу держателем 15, расположенным вдоль по отношению к осевой линии (Ось F) фюзеляжа. Каждый диск имеет одинаковые обод 16, выпуклую верхнюю 17 и плоскую нижнюю 18 аэродинамические поверхности, причем нижние аэродинамические поверхности крыла и диска лежат в одной плоскости (фиг. 2). Между верхней и нижней аэродинамическими поверхностями диска установлена втулка-распорка 19, жестко соединенная с осью. Полость 20 диска может быть заполнена газовой средой легче воздуха. Газ может быть помещен, например, в тонкостенный герметичный баллон (не показан), занимающий весь свободный объем полости диска. Эквивалентным техническим решением является заполнение полости диска пенопластом. Держатель диска состоит из верхнего 21 (выполненного по хорде) и нижнего 22 (прямого) ребер жесткости с подшипниками 23 для установки оси и площадкой 24 для привода 25 вращения диска, например, электродвигателя с переменной скоростью (частотой) вращения вала ротора. Привод вращения диска может быть помещен в обтекаемый кожух 26 (фиг. 3) и установлен сверху или снизу на держателе диска.Attached to the supporting (possessing lifting force) flat wide fuselage 1 of the aircraft (Fig. 1), the wings 2 contain a skeleton 3, skin 4, elements (flaps, ailerons) 5 of the deflection of the air flow around the upper 6 and lower 7 aerodynamic surfaces. Wings can have a traditional (N.E. Zhukovsky) profile or another, for example, a profile of a flat plate. Each wing has a triangular shape end section 8, bent, with respect to the upper aerodynamic surface at an angle α = 125-135 °. At least one turbojet / jet engine 10 is installed on the pylons 9 above each wing (from the side of the flowing air flows from the wing) 10. An equivalent technical solution may be to install turboprop engines under the wing on the protruding pylons. A circular through hole 11 is made in the frame with a disk 13 placed therein and open to the incoming air flow and rotating around the central axis 12 to form an annular gap between the disk and the frame 14. The disk is attached to the frame with a holder 15 located along with respect to the center line ( F) axis of the fuselage. Each disk has the same rim 16, convex upper 17 and flat lower 18 aerodynamic surfaces, with the lower aerodynamic surfaces of the wing and disk lying in the same plane (Fig. 2). Between the upper and lower aerodynamic surfaces of the disk, a spacer sleeve 19 is mounted rigidly connected to the axis. The cavity 20 of the disk can be filled with a gaseous medium lighter than air. Gas can be placed, for example, in a thin-walled sealed container (not shown), which occupies the entire free volume of the disk cavity. An equivalent technical solution is to fill the cavity of the disk with foam. The disk holder consists of an upper 21 (made along the chord) and lower 22 (straight) stiffeners with bearings 23 for mounting an axis and a platform 24 for a drive 25 for rotating the disk, for example, an electric motor with a variable speed (frequency) of rotation of the rotor shaft. The drive rotation of the disk can be placed in a streamlined casing 26 (Fig. 3) and mounted on top or bottom of the disk holder.

В каркасе (фиг. 1 и 4) выполнено круглое сквозное отверстие 27 для размещения оси 28 руля 29 направления, установленного со стороны нижней аэродинамической поверхности с возможностью поворота в подшипниках 30. Руль направления имеет профиль тонкого ромба. В качестве привода руля направления на крыле неподвижно закреплен гидродвигатель (пневмодвигатель) 31 (фиг. 5). Руль направления может быть установлен со стороны верхней аэродинамической поверхности. Эквивалентным техническим решением является использование для поворота руля направления червячного, цепного привода.A circular through hole 27 is made in the frame (Figs. 1 and 4) to accommodate the axis 28 of the rudder 29, mounted on the lower aerodynamic surface side and rotatable in bearings 30. The rudder has a thin rhombus profile. As a rudder drive, a hydraulic motor (air motor) 31 is fixedly mounted on the wing (Fig. 5). The rudder can be installed on the upper aerodynamic surface. An equivalent technical solution is to use a worm, chain drive to turn the steering wheel.

Изготавливают модель, опытный образец летательного аппарата (фиг. 1) с широким фюзеляжем 1 и крыльями 2, имеющими каркас 3, обшивку 4, элементы 5 отклонения воздушного потока, обтекающего верхние 6 и нижние 7 аэродинамические поверхности.A model is made, a prototype of an aircraft (Fig. 1) with a wide fuselage 1 and wings 2 having a skeleton 3, skin 4, elements 5 deflecting air flow around the upper 6 and lower 7 aerodynamic surfaces.

Крылья изготавливают, например, плоскими прямоугольной формы со скругленными краями со стороны набегающего воздушного потока. Каждое крыло снабжают концевым участком 8 треугольной формы, отогнутым, по отношению к верхней аэродинамической поверхности, на угол α, например, α=135°. Такое выполнение концевого участка уменьшает возможность образования за крылом мощного вихревого шнура. На крылья сверху устанавливают на пилонах 9 турбореактивные/реактивные двигатели 10. В каркасе каждого крыла выполняют круглое сквозное отверстие 11 для установки вращающегося диска 13 и круглое сквозное отверстие 27 для установки оси 28 руля 29 направления.The wings are made, for example, flat rectangular in shape with rounded edges on the side of the incoming air flow. Each wing is provided with an end portion 8 of a triangular shape, bent, with respect to the upper aerodynamic surface, at an angle α, for example, α = 135 °. This embodiment of the end section reduces the possibility of the formation of a powerful vortex cord behind the wing. On the wings, turbojet / jet engines 10 are mounted on the pylons 9 on top of the pylons. In the frame of each wing, a round through hole 11 for installing a rotating disk 13 and a round through hole 27 for installing the axis 28 of the rudder 29 are made.

Изготавливают вращающиеся диски (фиг. 1 и 2). Каждый обод 16 изготавливают из нержавеющей стали с одинаковой массой. Втулки-распорки 19 изготавливают легкими. Верхние 17 и нижние 18 аэродинамические поверхности получают методом штамповки из гладкого листового тонкостенного материала, устойчивого к атмосферной коррозии. Изготовленные диски центруют в статике и динамике (при вращении). Полость 20 диска заполняют газовой средой легче воздуха или пенопластом.Rotating disks are made (Figs. 1 and 2). Each rim 16 is made of stainless steel with the same weight. Spacer sleeves 19 are made lightweight. The upper 17 and lower 18 aerodynamic surfaces are obtained by stamping from smooth sheet thin-walled material resistant to atmospheric corrosion. The manufactured discs are centered in statics and dynamics (during rotation). The cavity 20 of the disk is filled with a gaseous medium lighter than air or foam.

Из алюминиевого сплава методом точного литья изготавливают держатели 15 вращающегося диска, состоящие из верхних 21 и нижних 22 ребер жесткости с встроенными подшипниками 23 для установки оси 12 и площадками 24 для привода 25. На держатели устанавливают, например, сверху, привод вращения диска. В качестве привода используют маломощный (рассчитанный только на вращение диска в воздушной среде) электродвигатель постоянного тока с переменной скоростью (частотой) вращения вала ротора. Для уменьшения аэродинамического сопротивления встречному воздушному потоку электродвигатель помещают в тонкостенный обтекаемый кожух 26 (фиг. 3), закрепляемый, например, на верхнем ребре жесткости.Holders 15 of a rotating disk are made of aluminum alloy by precision casting, consisting of upper 21 and lower 22 stiffeners with integrated bearings 23 for mounting the axis 12 and platforms 24 for the drive 25. For example, a disk rotation drive is mounted on the holders. As a drive, a low-power (calculated only for disk rotation in air) DC motor with a variable speed (frequency) of rotor shaft rotation is used. To reduce aerodynamic resistance to the oncoming air flow, the electric motor is placed in a thin-walled streamlined casing 26 (Fig. 3), fixed, for example, on the upper stiffener.

Каждый держатель с установленным в него свободно вращающимся диском прикрепляют (заклепками, болтами) к каркасу, располагая его вдоль по отношению к осевой линии (Ось F) фюзеляжа с образованием между диском и краем отверстия в каркасе крыла щели 14 кольцевой формы. Each holder with a freely rotating disk installed in it is attached (rivets, bolts) to the frame, positioning it along with respect to the centerline (axis F) of the fuselage with the formation of an annular gap 14 between the disk and the edge of the hole in the wing frame.

Проводят вторичную центровку дисков при вращении одного из них по часовой стрелке, а другого - против часовой стрелки.Secondary alignment of the discs is carried out by rotating one of them clockwise and the other counterclockwise.

Взлетно-посадочный режим лета летательного аппарата может быть выполнен, например, при нулевой, возрастающей, убывающей скорости вращения дисков. Увеличение скорости вращения диска, как и уменьшение ее до нуля (торможение), осуществляют посредством изменения скорости (частоты) вращения вала ротора электродвигателя. Набегающий на диск воздушный поток будет создавать аэродинамическую подъемную силу за счет разницы давлений воздуха на его выпуклой и плоской аэродинамических поверхностях. При вращении дисков возникает гироскопический эффект, обеспечивающий высокую устойчивость положения летательного аппарата в неустойчивой воздушной среде (восходящие, нисходящие, боковые потоки воздуха) и при совершении прямолинейной посадки. В нелетных условиях диски на крыльях защищают чехлом от осадка снега и образования наледи.The take-off and landing summer mode of the aircraft can be performed, for example, at zero, increasing, decreasing speed of rotation of the disks. The increase in the speed of rotation of the disk, as well as its reduction to zero (braking), is carried out by changing the speed (frequency) of rotation of the rotor shaft of the electric motor. The air flow entering the disk will create aerodynamic lifting force due to the difference in air pressure on its convex and flat aerodynamic surfaces. When the disks rotate, a gyroscopic effect arises, which ensures high stability of the position of the aircraft in an unstable air environment (ascending, descending, side air flows) and when making a straight landing. In non-flying conditions, the discs on the wings protect the cover from snow precipitation and ice formation.

Летательный аппарат с широким фюзеляжем уступает в маневренности летательному аппарату с фюзеляжем традиционной «сигарообразной» формы. Установленные под крыльями (над крыльями) рули направления позволяют при синхронной работе улучшить маневренность широкофюзеляжного летательного аппарата при полете и на взлетно-посадочных режимах.An aircraft with a wide fuselage is inferior in maneuverability to an aircraft with a fuselage of a traditional “cigar-shaped” shape. The rudders installed under the wings (above the wings) allow synchronous operation to improve the maneuverability of a wide-body aircraft during flight and on take-off and landing modes.

Изобретение увеличивает подъемную силу крыльев и устойчивость широкофюзеляжного летательного аппарата при перемещении в воздушной среде. Изобретение повышает маневренность широкофюзеляжного летательного аппарата.The invention increases the lift force of the wings and the stability of the wide-body aircraft when moving in the air. The invention improves the maneuverability of a wide-body aircraft.

Источник информацииThe source of information

1. RU 2174089, 2001.1. RU 2174089, 2001.

Claims

1. The wing of a wide-body aircraft, comprising a frame, skin, upper and lower aerodynamic surfaces, elements of the deviation of air flow, at least one turbojet / jet engine, characterized in that the frame has a round through hole with the open placed therein for the oncoming air flow with a hollow disk rotating on the central axis, having a rim, a convex upper and flat lower aerodynamic surfaces, and an annular gap is formed between the disk and the frame, and d the disk holder is fixedly attached to the frame and is located along with respect to the centerline of the fuselage.

2. Wing of a wide-body aircraft containing a skeleton, skin, upper and lower aerodynamic surfaces, elements of deviation of air flow, at least one turbojet / jet engine, characterized in that the skeleton has a round through hole for the rudder axis installed with side of the lower / upper aerodynamic surface.