RU2656934C2 - Method of vertical displacement and aircraft hovering in air - Google Patents
Method of vertical displacement and aircraft hovering in air Download PDFInfo
- Publication number
- RU2656934C2 RU2656934C2 RU2016116178A RU2016116178A RU2656934C2 RU 2656934 C2 RU2656934 C2 RU 2656934C2 RU 2016116178 A RU2016116178 A RU 2016116178A RU 2016116178 A RU2016116178 A RU 2016116178A RU 2656934 C2 RU2656934 C2 RU 2656934C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wing
- aircraft
- speed
- air
- flight
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C15/00—Attitude, flight direction, or altitude control by jet reaction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C19/00—Aircraft control not otherwise provided for
- B64C19/02—Conjoint controls
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C29/00—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к области авиационной техники, а именно к самолетам, в основе движения которых лежит аэродинамический принцип осуществления полета с помощью неподвижной несущей поверхности (крыла).The present invention relates to the field of aeronautical engineering, namely to airplanes, the movement of which is based on the aerodynamic principle of flight using a fixed bearing surface (wing).
Полет самолета, в отличие от вертолета, предполагает его постоянное перемещение с некоторой воздушной скоростью, от которой напрямую зависит величина подъемной силы крыла самолета (режим полета на маршевой скорости). Минимально возможная воздушная скорость, при которой еще возможен полет самолета, иначе происходит его падение под действием силы тяжести, зависит от многих факторов и в первую очередь от параметров винтомоторной группы и крыла. При необходимости ее уменьшения, иногда практически до нуля, например, для обеспечения вертикального взлета и посадки или зависания (режим полета на околонулевой скорости), используются специальные способы.An airplane’s flight, unlike a helicopter, implies its constant movement with a certain airspeed, on which the magnitude of the airplane’s wing lift (flight mode at cruising speed) directly depends. The minimum possible airspeed, at which the flight of the aircraft is still possible, otherwise it will fall under the influence of gravity, depends on many factors, and first of all on the parameters of the propeller group and wing. If it is necessary to reduce it, sometimes almost to zero, for example, to ensure vertical take-off and landing or hovering (flight mode at near-zero speed), special methods are used.
Известен способ, на котором основано вертикальное перемещение и зависание таких летальных аппаратов с вертикальным взлетом и посадкой, как конвертопланы. Все конвертопланы условно можно поделить на два класса: с неповоротной осью вращения воздушных винтов - они зависают с вертикально расположенным фюзеляжем, или с поворотной на 90 угловых градусов осью вращения воздушных винтов - они зависают с горизонтально расположенным фюзеляжем. Представителем первого класса является Летательный аппарат вертикального взлета и посадки (RU 2093422, МПК В64С 29/00). Данный аппарат содержит фюзеляж с крылом, выполненным по бипланной схеме, двигатели с воздушными винтами, жестко установленные на пилонах между верхними и нижними консолями, и заднюю опору. Представителем второго класса является Конвертоплан (RU 2456208, МПК В64С 37/00). Этот аппарат содержит фюзеляж, крыло, двигатели, установленные по два на пилонах, которые выполнены с возможностью поворота и расположены на концах крыла, и шасси.The known method on which the vertical movement and hovering of such aircraft with vertical take-off and landing, such as tiltrotor, is based. All convertiplanes can be conditionally divided into two classes: with a fixed axis of rotation of the propellers - they hang with a vertically located fuselage, or with a rotation axis of rotation of the propellers by 90 angular degrees - they hang with a horizontally located fuselage. The representative of the first class is the Aircraft of vertical take-off and landing (RU 2093422, IPC V64C 29/00). This device contains a fuselage with a wing made according to the biplane scheme, engines with propellers, rigidly mounted on pylons between the upper and lower consoles, and a rear support. The representative of the second class is the Tiltrotor (RU 2456208, IPC ВСС 37/00). This apparatus contains a fuselage, a wing, engines mounted on two pylons, which are rotatable and located at the ends of the wing, and the chassis.
Способ полета этих летательных аппаратов на околонулевой скорости заключается в том, что в качестве вертикальной (подъемной) силы используется непосредственно сила тяги воздушных винтов, ось вращения которых независимо от положения фюзеляжа аппарата расположена вертикально. Горизонтальной (пропульсивной) силы в этом режиме полета не создается, а для гашения возможной горизонтальной скорости летательного аппарата используется переходный режим полета, когда ось вращения винтов поворачивается от вертикального до горизонтального положения или вместе с фюзеляжем аппарата, или на поворотных элементах. В режиме полета на околонулевой скорости управление по крену, рысканью и тангажу при использовании этого способа осуществляется изменением величины тяги винтов или отклонением воздушных рулей, обдуваемых потоком от винтов.The way of flying these aircraft at near-zero speed is that directly as the vertical (lifting) force, the traction force of the propellers is used, the axis of rotation of which, regardless of the position of the fuselage of the device, is located vertically. No horizontal (propulsive) force is created in this flight mode, and to suppress the possible horizontal speed of the aircraft, a transitional flight mode is used when the axis of rotation of the screws rotates from vertical to horizontal position either together with the fuselage of the device, or on rotary elements. In flight mode at near zero speed, roll, yaw and pitch control when using this method is carried out by changing the thrust of the propellers or by deflecting the air rudders blown by the flow from the propellers.
Так как требования, предъявляемые к параметрам несущих и тянущих элементов летательных аппаратов различного назначения, в частности, с функцией зависания в воздухе и без нее, существенно отличаются, то основным преимуществом способа является то, что параметры винта и крыла этих аппаратов при реализации данного способа не претерпели никакого изменения относительно обычного самолета. Их параметры остались экономичными по соотношению силы тяги, подъемной силы и силы аэродинамического сопротивления для режима полета на маршевой скорости.Since the requirements for the parameters of the bearing and pulling elements of aircraft for various purposes, in particular, with the hover function in the air and without it, differ significantly, the main advantage of the method is that the parameters of the propeller and wing of these devices when implementing this method do not have undergone no change regarding a conventional aircraft. Their parameters remained economical in terms of the ratio of traction, lift and aerodynamic drag for the flight mode at cruising speed.
Серьезным недостатком данного способа является избыточная мощность двигателей, необходимая общая сила тяги винтов которых в режиме полета на околонулевой скорости должна быть несколько больше веса аппарата. Тогда как сила тяги винтов, необходимая для полета на маршевой скорости, может не превышать и половину веса аппарата. Однако существуют способы, позволяющие использовать несущие свойства крыла и на околонулевой скорости полета, что позволяет уменьшить мощность двигателей в этом режиме.A serious disadvantage of this method is the excess power of the engines, the necessary total thrust of the propellers of which in flight mode at near-zero speed should be slightly more than the weight of the device. While the propeller thrust required for flying at cruising speed may not exceed half the weight of the device. However, there are ways to use the load-bearing properties of the wing at a near-zero flight speed, which reduces the power of the engines in this mode.
Например, известен Способ полета с возможностью вертикального взлета и посадки (RU 2414388, МПК В64С 29/00, МПК В64С 33/00), включающий создание воздушного потока путем использования аэродинамической поверхности, являющейся несущей плоскостью, и связанного с двигателем роторного движителя с лопастями, расположенными вертикально и по окружности, занимающей большую часть несущей плоскости. Лопасти направляют поток воздуха из окружающего пространства радиально и параллельно поверхности несущей плоскости, что приводит к созданию подъемной силы, при этом путем изменения углов поворота вертикальных и горизонтальных управляющих плоскостей регулируют положение аэродинамической поверхности в пространстве. В режиме взлета и посадки постоянный угол атаки лопастей создает перепад давления на несущей плоскости и подъемную силу за счет изменения давления в замкнутом объеме у аэродинамической поверхности, а при горизонтальном полете изменяющийся угол атаки лопастей роторного движителя в период каждого оборота создает горизонтальную силу тяги, а подъемная сила создается за счет движения несущей плоскости под углом атаки или частично за счет изменения давления в замкнутом объеме у аэродинамической поверхности. На несущей аэродинамической поверхности расположены вертикальные и горизонтальные управляющие аэродинамической плоскости, которые выполняют функции воздушных рулей.For example, there is a known Flight Method with the possibility of vertical take-off and landing (RU 2414388, IPC В64С 29/00, IPC В64С 33/00), which includes creating an air flow by using an aerodynamic surface, which is a bearing plane, and a rotary mover with blades connected to the engine, located vertically and in a circle, occupying most of the bearing plane. The blades direct the air flow from the surrounding space radially and parallel to the surface of the bearing plane, which leads to the creation of a lifting force, while by changing the rotation angles of the vertical and horizontal control planes, the position of the aerodynamic surface in space is regulated. In the take-off and landing mode, a constant angle of attack of the blades creates a pressure drop on the bearing plane and a lifting force due to a change in pressure in the closed volume at the aerodynamic surface, and in case of horizontal flight, the changing angle of attack of the blades of the rotary mover creates a horizontal thrust force during each revolution, and the lifting the force is created due to the motion of the carrier plane at an angle of attack or partially due to a change in pressure in a closed volume at the aerodynamic surface. On the supporting aerodynamic surface there are vertical and horizontal control aerodynamic planes that act as air rudders.
В отличие от способа, используемого в конвертопланах, аэродинамическая поверхность в этом способе и в режиме полета на околонулевой скорости используется как несущая плоскость, посредством которой создается подъемная сила за счет перепада давления на эту плоскость при радиальных потоках воздуха. Это позволяет снизить мощность двигателей, отказавшись от их работы в качестве подъемных, что является преимуществом данного способа.In contrast to the method used in convertiplanes, the aerodynamic surface in this method and in flight mode at near-zero speed is used as a bearing plane, by which a lifting force is created due to the pressure drop on this plane with radial air flows. This allows you to reduce the power of the engines, abandoning their work as lifting, which is the advantage of this method.
Однако лопасти роторного движителя, используемого при реализации способа, при перемещении летательного аппарата на маршевой скорости при каждом обороте ротора движутся, в том числе, и против направления движения, что вместе с большим размером поперечного сечения роторного движителя увеличивает аэродинамическое сопротивление летательного аппарата.However, the blades of the rotary mover used in the implementation of the method, when moving the aircraft at cruising speed with each revolution of the rotor, also move against the direction of movement, which together with the large cross-sectional size of the rotary mover increases the aerodynamic drag of the aircraft.
Известен Способ вертикального перемещения и зависания самолета в воздухе (RU 202376, МПК В64С 21/00, МПК В64С 21/04), принятый в качестве прототипа по основному признаку, заключающийся в том, что для создания аэродинамической подъемной силы используется воздушный поток от винтового двигателя, обдувающий крыло. При вертикальных перемещениях и зависании самолета в воздухе горизонтальная тяга, создаваемая воздушными винтами самолета, обдувающими его несущие поверхности, блокируется тягой от дополнительных винтов, обдувающих несущую поверхность и создающих горизонтальную тягу в обратном направлении, при этом воздушные потоки от винтов в прямом и обратном направлениях взаимно компенсируют горизонтальную составляющую тяги и увеличивают подъемную силу. В задней части самолета установлены воздушные рули, интенсивно обдуваемые потоком.The Known Method for the vertical movement and hovering of an airplane in air (RU 202376, IPC V64C 21/00, IPC V64C 21/04), adopted as a prototype according to the main criterion, which consists in the fact that to create aerodynamic lifting force, air flow from a screw engine is used blowing the wing. During vertical movements and hovering of the aircraft in the air, the horizontal thrust created by the propellers of the airplane blowing around its bearing surfaces is blocked by the thrust from additional screws, blowing off the bearing surface and creating horizontal thrust in the opposite direction, while the air flows from the screws in the forward and reverse directions are mutually compensate for the horizontal component of the thrust and increase the lifting force. At the rear of the aircraft there are air rudders intensively blown by the stream.
Здесь, как и в предыдущем способе, создание дополнительной подъемной силы обдуваемой частью крыла, позволяет в режиме полета самолета на околонулевой скорости снизить мощность двигателей, отказавшись от их работы в качестве подъемных. Также преимуществом способа является использование воздушных винтов вместо роторных движителей. Эта замена позволяет значительно снизить аэродинамическое сопротивление самолета в режиме полета на маршевой скорости.Here, as in the previous method, the creation of additional lifting force by the air blown part of the wing allows to reduce the engine power in the airplane’s flight mode at near-zero speed, abandoning their operation as lifting engines. Another advantage of the method is the use of propellers instead of rotary propulsors. This replacement can significantly reduce the aerodynamic drag of the aircraft in flight mode at cruising speed.
Но широкое и короткое в плане крыло, необходимое для реализации этого способа, является крылом малого удлинения, которое в режиме полета на маршевой скорости имеет свои недостатки. По сравнению с узким крылом, равным ему по площади поверхности, широкое крыло имеет большее аэродинамическое сопротивление, что снижает максимальную скорость самолета. Кроме того, чем короче крыло, тем на меньшем плече относительно центра масс самолета действуют подъемные силы консолей крыла, ухудшая поперечную устойчивость самолета в режиме полета на маршевой скорости.But the wide and short wing, necessary for the implementation of this method, is a wing of small elongation, which in flight mode at cruising speed has its drawbacks. Compared to a narrow wing equal to it in surface area, the wide wing has a greater aerodynamic drag, which reduces the maximum speed of the aircraft. In addition, the shorter the wing, the lower the shoulder relative to the center of mass of the aircraft the lifting forces of the wing consoles act, worsening the lateral stability of the aircraft in flight mode at cruising speed.
Поэтому в основу изобретения положена задача осуществления способа вертикального перемещения и зависания самолета в воздухе, обеспечивающего использование несущих свойств крыла большого удлинения на околонулевой скорости полета для повышения максимальной скорости и улучшения поперечной устойчивости самолета в режиме полета на маршевой скорости.Therefore, the basis of the invention is the implementation of a method of vertical movement and hovering of an aircraft in the air, ensuring the use of the load-bearing properties of a wing of high elongation at a near-zero flight speed to increase maximum speed and improve lateral stability of the aircraft in flight mode at cruising speed.
Для решения поставленной задачи в известном способе вертикального перемещения и зависания самолета в воздухе, заключающемся в том, что для создания аэродинамической подъемной силы используют воздушный поток от винтовых двигателей, обдувающий крыло, крыло используют стреловидной формы в плане с большим удлинением, сначала поток разделяют и направляют над крылом вдоль его консолей, а затем самолету придают контролируемый положительный угол тангажа.To solve the problem in the known method of vertical movement and hovering of an aircraft in the air, which consists in the fact that to create aerodynamic lifting force, air flow from screw engines blowing the wing is used, the wing is used in an arrow-shaped plan with a large elongation, first the flow is divided and directed above the wing along its consoles, and then give the aircraft a controlled positive pitch angle.
Благодаря использованию крыла стреловидной формы в плане с большим удлинением и разделению воздушных потоков над крылом, поток от винтовых двигателей направляют над всем крылом вдоль его консолей. При этом на околонулевой скорости полета самолета обдуваются аэродинамические рули и на крыло действует дополнительная подъемная сила, которые используют для удержания самолета в равновесии. Управляемость самолету по скорости обеспечивают приданием ему контролируемого положительного угла тангажа, который непосредственно влияет на увеличение угла атаки крыла, что вызывает и возрастание силы аэродинамического сопротивления крыла, которая блокирует скорость самолета, и прирост подъемной силы крыла, которая компенсирует потерю подъемной силы крыла от снижения скорости набегающего потока воздуха. За счет того, что сначала меняют поток над крылом, а затем увеличивают угол тангажа самолета, процесс перехода полета самолета из одного скоростного режима в другой происходит без потери равновесия.Due to the use of an arrow-shaped wing in plan with large elongation and separation of air flows over the wing, the flow from screw engines is directed over the entire wing along its consoles. At the same time, at the near-zero airspeed of the aircraft, aerodynamic rudders are blown and an additional lifting force acts on the wing, which is used to keep the aircraft in equilibrium. Controllability of the aircraft in speed is ensured by giving it a controlled positive pitch angle, which directly affects the increase in the angle of attack of the wing, which causes an increase in the aerodynamic drag of the wing, which blocks the speed of the aircraft, and an increase in the lift of the wing, which compensates for the loss of lift of the wing from a decrease in speed free flow of air. Due to the fact that the flow above the wing is first changed, and then the pitch angle of the airplane is increased, the process of transition of an airplane’s flight from one speed mode to another occurs without loss of balance.
Сущность изобретения поясняется несколькими рисунками:The invention is illustrated by several figures:
- на фиг. 1 показано положение винтовых двигателей и направление воздушных потоков от винтов в режиме полета самолета на маршевой скорости.- in FIG. Figure 1 shows the position of the propeller engines and the direction of air flow from the propellers in airplane flight mode at cruising speed.
- на фиг. 2 показано положение винтовых двигателей и направление воздушных потоков от винтов в режиме полета самолета на околонулевой скорости.- in FIG. 2 shows the position of the propeller engines and the direction of the air flows from the propellers in airplane flight mode at near-zero speed.
- на фиг. 3 показаны силы, действующие на правую часть самолета при полете на околонулевой скорости с положительным углом тангажа (вид А на фиг. 2), здесь имеются следующие обозначения:- in FIG. 3 shows the forces acting on the right side of the aircraft when flying at near-zero speed with a positive pitch angle (type A in Fig. 2), here are the following notation:
α - угол атаки крыла;α is the angle of attack of the wing;
Ft - сила тяги воздушного винта;Ft — propeller thrust force;
Fp - подъемная сила консоли крыла от набегающего потока воздуха;Fp - the lifting force of the wing console from the incoming air flow;
Fs - сила аэродинамического сопротивления консоли крыла;Fs is the aerodynamic drag force of the wing console;
Fo - подъемная сила консоли крыла от потока воздушного винта, обдувающего верхнюю поверхность консоли крыла;Fo is the lifting force of the wing console from the flow of the propeller blowing over the upper surface of the wing console;
Fe - сила, создающая управляющий момент (подъемная сила на воздушном руле);Fe is the force that creates the control moment (lifting force on the air steering wheel);
Fg - сила тяжести, действующая на весь самолет;Fg - gravity acting on the entire aircraft;
ЦВ - центр вращения воздушного винта;CV - the center of rotation of the propeller;
ЦД - центр давления консоли крыла;CD - the center of pressure of the wing console;
Цд - центр давления элевона;Tsd is the elevon pressure center;
ЦМ - центр масс самолета.CM - the center of mass of the aircraft.
Возможность реализации способа описывается на примере полета самолета аэродинамической схемы «бесхвостка», для которой характерно отсутствие хвостового оперения. Функции стабилизатора в этом случае частично выполняет видоизмененное в плане крыло. На крыле же находятся и горизонтальные рули, управляющие положением самолета по крену и тангажу. Как правило, эти рули размещаются на задней кромке консолей крыла, ближе к их концам. Для обеспечения продольной и поперечной устойчивости «бесхвостки» в полете на маршевой скорости один из вариантов ее крыла имеет стреловидную форму в плане с большим удлинением (см. фиг. 1). В передней части консолей 1 и 2, составляющих крыло самолета, расположены двигатели 3 и 4 с воздушными винтами 5 и 6, установленные на поворотных устройствах 7 и 8 сверху консолей 1 и 2. Оси поворота устройств 7 и 8 перпендикулярны плоскости крыла. Концевые части консолей крыла представляют собой воздушные рули - элевоны 9 и 10, отклонение которых в одну сторону влияет на тангаж самолета, а их отклонение в разные стороны - на его крен.The possibility of implementing the method is described by the example of a flight of an aerodynamic “tailless” aerodynamic scheme, which is characterized by the absence of a tail. The functions of the stabilizer in this case are partially fulfilled by the wing, modified in plan. On the wing, there are also horizontal rudders that control the position of the aircraft in roll and pitch. Typically, these rudders are located on the trailing edge of the wing consoles, closer to their ends. To ensure the longitudinal and lateral stability of the tailless in flight at marching speed, one of the variants of its wing has a swept shape in plan with high elongation (see Fig. 1).
В режиме полета самолета на маршевой скорости сила тяги воздушных винтов 5 и 6 направлена вдоль продольной оси самолета. Соответственно, воздушный поток от них, состоящий из двух частей 11 и 12, дует поперек крыла и обдувает только небольшие площади верхней поверхности консолей крыла 1 и 2 (см. фиг. 1). Хотя обдув верхней поверхности крыла является одним из энергетических способов увеличения подъемной силы крыла, который основан на использовании энергии вращающегося воздушного винта, подъемная сила, возникающая от обдува небольшой части крыла, мала. А основная часть подъемной силы крыла образуется за счет набегающего потока окружающего воздуха 13 и небольшого угла атаки крыла (в несколько угловых градусов) при наличии высокой скорости, которую самолет приобретает под действием силы тяги винтов 5 и 6. Следовательно, такой режим полета самолета данной конструкции практически ничем не отличается от полета обычного самолета, когда при постоянной скорости самолета и изменениях угла атаки крыла в области малых величин подъемная сила крыла меняется сильнее, чем сила аэродинамического сопротивления. Самолет в режиме полета на маршевой скорости удерживается в равновесии благодаря его хорошей устойчивости, которая обеспечивается высокой скоростью полета, наличием крыла большого удлинения и небольшим углом атаки крыла. Для балансировки и управления самолета по крену и тангажу используются элевоны 9 и 10.In airplane flight mode at marching speed, the thrust of
Заявляемый способ можно уяснить, рассмотрев для этого самолета переход с режима полета на маршевой скорости на режим полета на околонулевой скорости (см. фиг. 2). При этом предположим, что скорость самолета в режиме маршевой скорости горизонтальна и постоянна, а скорость вращения винтов 5 и 6 неизменна на всех скоростных режимах полета. Во время перехода с одного режима полета на другой двигатели 3 и 4 постепенно поворачиваются на поворотных устройствах 7 и 8 параллельно плоскости крыла, винтами 5 и 6 в сторону плоскости симметрии самолета, на угол, близкий к углу стреловидности крыла. Вместе с винтами поворачиваются их силы тяги, поэтому общая пропульсивная сила винтов уменьшается, а скорость самолета постепенно снижается. Так как оси вращения винтов 5 и 6 поворачиваются в разные стороны, то воздушный поток от них разделяется. Разделенные потоки 11 и 12 начинают обдувать верхнюю поверхность консолей крыла 1 и 2 уже не поперек их, а вдоль (см. фиг. 2). За счет использования крыла большого удлинения площадь обдуваемой поверхности консолей при этом возрастает в разы вместе с дополнительной подъемной силой крыла, которая будет частично компенсировать подъемную силу, образующуюся набегающим на крыло потоком окружающего воздуха 13.The inventive method can be understood by considering for this aircraft the transition from flight mode at cruising speed to flight mode at near-zero speed (see Fig. 2). In this case, we assume that the speed of the aircraft in the mode of cruising speed is horizontal and constant, and the speed of rotation of the
Для почти полного погашения горизонтальной скорости самолета, несмотря на продолжающее действие силы тяги воздушного винта Ft, и полной компенсации подъемной силы крыла самолету придают контролируемый положительный угол тангажа (см. фиг. 3). Это дает возможность значительно увеличить угол атаки крыла α (на десятки угловых градусов). Значительное увеличение угла атаки крыла α вызывает заметное увеличение подъемной силы крыла Fp за счет возросшего действия набегающего потока воздуха 13 на нижнюю поверхность крыла, что полностью возместит потерю подъемной силы, которую самолет имел в режиме маршевой скорости. Одновременно с этим очень сильно возрастает сила аэродинамического сопротивления крыла Fs из-за увеличенной площади его поперечного сечения в направлении набегающего потока воздуха 13, что может полностью обнулить горизонтальную скорость самолета при соответствующем угле тангажа. Опасных для самолетов потери равновесия и сваливания на крыло под действием силы тяжести Fg при больших, как в данном случае, углах атаки крыла а и малой скорости самолета не будет, потому что явления резкого падения общей подъемной силы крыла из-за срыва потока набегающего воздуха над крылом здесь не происходит по причине наличия дополнительной подъемной силы Fo от обдува всей верхней поверхности крыла потоками воздушных винтов 5 и 6. Во время установившегося полета самолета на околонулевой скорости все действующие на него силы и моменты находятся в равновесии (см. фиг. 3).For almost complete cancellation of the horizontal speed of the aircraft, despite the continued propeller thrust Ft, and full compensation of the wing lift, the aircraft is given a controlled positive pitch angle (see Fig. 3). This makes it possible to significantly increase the angle of attack of the wing α (by tens of angular degrees). A significant increase in the angle of attack of the wing α causes a noticeable increase in the lift of the wing Fp due to the increased effect of the
Режим полета самолета данной конструкции на околонулевой скорости сильно отличается от полета обычного самолета, потому что при постоянной скорости самолета и изменениях угла атаки крыла α в области больших величин подъемная сила крыла Fp меняется слабее, чем сила аэродинамического сопротивления Fs. Устойчивость самолета в режиме полета на околонулевой скорости значительно ухудшается. Поэтому для поддержания равновесия в этом режиме полета ему необходима постоянная балансировка. Управление по крену и тангажу на всех скоростных режимах полета самолета такой конструкции происходит единообразно и с помощью одних и тех же органов управления и воздушных рулей - элевонов 9 и 10. Они находятся на пути разделенных воздушных потоков 11 и 12 винтовых двигателей 3 и 4 и интенсивно обдуваются ими сверху. Так как, в основном, управляющие моменты создаются напором воздушных потоков на отклоняемые в нужную сторону аэродинамические рули, то оси поворота элевонов 9 и 10 расположены под примерно одинаковым острым углом и к набегающему потоку окружающего воздуха 13, который направлен вдоль продольной оси самолета, и к повернутым вдоль консолей крыла обдуваемым потокам 11 и 12 воздушных винтов 5 и 6, то есть, в их среднем положении.The flight mode of an aircraft of this design at near zero speed is very different from that of a conventional aircraft, because with a constant aircraft speed and changes in the angle of attack of the wing α in the region of large values, the wing lift Fp changes weaker than the drag force Fs. The stability of the aircraft in flight mode at near-zero speed is significantly impaired. Therefore, to maintain balance in this flight mode, he needs constant balancing. The roll and pitch control at all high-speed flight modes of an aircraft of this design occurs in the same way and with the help of the same controls and air rudders -
Исключение составляет ситуация, при которой в режиме полета на околонулевой скорости элевон 10 отклоняется вниз (см. фиг. 3). В этой ситуации элевон 10 не находится под напором воздушного потока 12. Но нужный управляющий момент все равно создается, потому что воздушный поток 12, обдувающий верхнюю поверхность консоли крыла 2, отклоняется вниз, вслед за отклоненным элевоном 10. В соответствии с эффектом Коанда происходит прилипание воздушной струи 12 к искривленной поверхности консоли крыла 2, и подъемная сила на этом участке Fe меняет свое направление, оставаясь перпендикулярной к верхней поверхности элевона 10. Предложенное расположение осей поворота элевонов и в этой ситуации позволяет эффективно создавать необходимый управляющий момент. Таким образом, управляя отклонением элевонов в режиме полета на околонулевой скорости, можно не только компенсировать возникший из-за внешних воздействий крен самолета, но и удерживать заданный угол тангажа, обеспечивающий необходимые вертикальную и горизонтальную скорости самолета.An exception is the situation in which in flight mode at near-zero speed, the
Преимущество предлагаемого способа состоит в том, что он позволяет повысить максимальную скорость и улучшить поперечную устойчивость самолета в режиме полета на маршевой скорости за счет использования крыла большого удлинения для создания подъемной силы на всех скоростных режимах полета.The advantage of the proposed method is that it allows you to increase the maximum speed and improve lateral stability of the aircraft in flight mode at cruising speed through the use of a wing of large elongation to create lift at all high-speed flight modes.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016116178A RU2656934C2 (en) | 2016-04-25 | 2016-04-25 | Method of vertical displacement and aircraft hovering in air |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016116178A RU2656934C2 (en) | 2016-04-25 | 2016-04-25 | Method of vertical displacement and aircraft hovering in air |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016116178A RU2016116178A (en) | 2017-10-30 |
RU2016116178A3 RU2016116178A3 (en) | 2018-03-27 |
RU2656934C2 true RU2656934C2 (en) | 2018-06-07 |
Family
ID=60264083
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016116178A RU2656934C2 (en) | 2016-04-25 | 2016-04-25 | Method of vertical displacement and aircraft hovering in air |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2656934C2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111038691B (en) * | 2018-10-14 | 2023-09-05 | 张发林 | System for improving lift force |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6659394B1 (en) * | 2000-05-31 | 2003-12-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Compound tilting wing for high lift stability and control of aircraft |
RU2223891C1 (en) * | 2002-06-27 | 2004-02-20 | Авруцкий Гарри Израилевич | Method of forming lifting force, aeroplane and method of takeoff and landing |
RU2349505C1 (en) * | 2007-07-09 | 2009-03-20 | Николай Иванович Максимов | Method of creating aircraft lift (versions), method of flight, non-aerodynamic all-weather vtol aircraft "maxinio" (versions), methods of take-off and landing, aicraft control method and system, fuselage, wing (versions), thrust reverse and method of its operation, landing gear system, gas separation and distribution system |
US20130206921A1 (en) * | 2012-02-15 | 2013-08-15 | Aurora Flight Sciences Corporation | System, apparatus and method for long endurance vertical takeoff and landing vehicle |
-
2016
- 2016-04-25 RU RU2016116178A patent/RU2656934C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6659394B1 (en) * | 2000-05-31 | 2003-12-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Compound tilting wing for high lift stability and control of aircraft |
RU2223891C1 (en) * | 2002-06-27 | 2004-02-20 | Авруцкий Гарри Израилевич | Method of forming lifting force, aeroplane and method of takeoff and landing |
RU2349505C1 (en) * | 2007-07-09 | 2009-03-20 | Николай Иванович Максимов | Method of creating aircraft lift (versions), method of flight, non-aerodynamic all-weather vtol aircraft "maxinio" (versions), methods of take-off and landing, aicraft control method and system, fuselage, wing (versions), thrust reverse and method of its operation, landing gear system, gas separation and distribution system |
US20130206921A1 (en) * | 2012-02-15 | 2013-08-15 | Aurora Flight Sciences Corporation | System, apparatus and method for long endurance vertical takeoff and landing vehicle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016116178A (en) | 2017-10-30 |
RU2016116178A3 (en) | 2018-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107839875B (en) | Wing extension winglet for tiltrotor aircraft | |
US11180248B2 (en) | Fixed wing aircraft with trailing rotors | |
US11174016B2 (en) | Compound rotorcraft with propeller | |
AU2015374294B2 (en) | Rotary wing VTOL with fixed wing forward flight mode | |
US10301016B1 (en) | Stabilized VTOL flying apparatus and aircraft | |
RU2670356C2 (en) | Aircraft capable of vertical take-off | |
US9878788B2 (en) | Aircraft | |
US8668162B1 (en) | Apparatus and method for roll moment equalization at high advance ratios for rotary wing aircraft | |
US8337156B2 (en) | Method of flight in an expanded speed range using thrust vectoring propellers | |
RU2018143878A (en) | VERTICAL TAKE-OFF AND LANDING AIRCRAFT WITH WING TILT CONFIGURATIONS | |
US20170174342A1 (en) | Vertical Takeoff Aircraft and Method | |
US9611036B1 (en) | Rotor-mast-tilting apparatus and method for lower flapping loads | |
US20200086971A1 (en) | Tiltrotor Free-Pivot Wing Extension | |
JP2002503170A (en) | Heavy aircraft taking off and landing vertically | |
CA2195581A1 (en) | Gyro stabilized triple mode aircraft | |
CA2489591A1 (en) | Controlable rotorcraft using a pendulum | |
EP3549858A1 (en) | Flying apparatus | |
CN105083551A (en) | Tilt rotary-wing aircraft and control method thereof | |
CN106828918B (en) | Three-wing-surface vertical take-off and landing aircraft | |
CN109319110A (en) | A kind of fixed-wing unmanned plane that hung down with multiple groups quadrotor structure | |
RU2641952C1 (en) | Vertical take-off and landing aircraft | |
CN205854491U (en) | VTOL Fixed Wing AirVehicle | |
KR100938547B1 (en) | Tilt-Duct Aircraft and Attitude-Control of Same | |
EA024536B1 (en) | Wing for generating lift from an incident flow | |
CN209225395U (en) | A kind of fixed-wing unmanned plane that hung down with multiple groups quadrotor structure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180527 |