RU2703324C1

RU2703324C1 - Transport aircraft

Info

Publication number: RU2703324C1
Application number: RU2019104692A
Authority: RU
Inventors: Владимир Степанович Григорчук
Original assignee: Владимир Степанович Григорчук
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2019-02-19
Publication date: 2019-10-16

Abstract

FIELD: aviation.

SUBSTANCE: aircraft includes fuselage, right and left wing brackets, two jet engines, vertical and horizontal stabilizers with rudders of direction and height, landing gear with front support wheel, control mechanisms. Each wing console is made in the form of several longitudinal caissons interconnected by side surfaces and pneumatically isolated from each other. Each caisson comprises side walls, front wall inclined forward and connected in upper front part with horizontal section, forming acute angle. Upper spherical wall is made in the form of a hyperbolic surface falling towards the tail, between the beginning of which and the end of the upper front surface there is a window with a cover. At the bottom there is an air intake with a shield. Lower shields of one console are connected by common shaft and connected with mechanism regulating lift of wing console. Upper covers are interconnected by shaft and connected with mechanism that controls boundary layer on hyperbolic surfaces of wing console. Wing console tips have horizontal stabilizers with rudders and ailerons to control fuselage rotation about lengthwise axis.

EFFECT: invention is aimed at increasing wing lifting force.

1 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к области авиации и может найти применение в качестве воздушного транспортного средства.The invention relates to the field of aviation and may find application as an air vehicle.

Известен самолет с крылом повышенной подъемной силы, содержащий фюзеляж, правую и левую консоли крыла, реактивные двигатели, вертикальный и горизонтальные стабилизаторы с рулями направления и высоты, посадочное шасси с передним опорным колесом, механизмы управления. На верхних поверхностях консолей крыла аэродинамического профиля и горизонтальных стабилизаторах закреплены продольные профилированные ребра, образующие цепочки чередующихся между собой продольных узких и широких каналов, размещенных симметрично друг другу. Выход каждого узкого канала соединен с входом широкого канала, а выход каждого широкого канала соединен с входом узкого канала. Продольные оси каждой цепочки каналов параллельны хорде консоли крыла или горизонтального стабилизатора. Площадь дна и поперечное сечение каждого широкого канала в несколько раз больше площади дна и поперечного сечения каждого узкого канала. (Патент РФ №2385259).Known aircraft with a wing of increased lift, containing the fuselage, left and right wing consoles, jet engines, vertical and horizontal stabilizers with rudders and heights, landing gear with a front support wheel, control mechanisms. On the upper surfaces of the wing consoles of the aerodynamic profile and horizontal stabilizers, longitudinal profiled ribs are fixed, forming chains of alternating longitudinal narrow and wide channels arranged symmetrically to each other. The output of each narrow channel is connected to the input of the wide channel, and the output of each wide channel is connected to the input of the narrow channel. The longitudinal axis of each chain of channels is parallel to the chord of the wing console or horizontal stabilizer. The bottom area and the cross section of each wide channel are several times larger than the bottom area and the cross section of each narrow channel. (RF patent No. 2385259).

Недостатком известного самолета является недостаточное увеличение подъемной силы консолей крыла и увеличение их веса.A disadvantage of the known aircraft is an insufficient increase in the lifting force of the wing consoles and an increase in their weight.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией консолей крыла.These disadvantages are due to the design of the wing consoles.

Известен транспортный самолет, содержащий фюзеляж с пилотским и грузопассажирским отделениями, реактивный двигатель, консоли крыла, хвостовое оперение, посадочное шасси, механизмы управления. К сторонам фюзеляжа прикреплено по две консоли крыла, каждая из которых трапецевидная в плане имеет гладкую поверхность, а в верхней части - волновую поверхность, представляющую собой ряд чередующихся гребней и впадин. Каждый из гребней представляет собой часть консоли крыла, выполненную в форме половины разрезанного вдоль цилиндрического тела, заостренного спереди и сзади и повернутого сферической поверхностью вверх. Каждая впадина представляет собой половину пустотелого, разрезанного вдоль цилиндра. Продольные оси гребней и впадин параллельны хорде консоли крыла, а по длине равно или меньше на ширину закрылков. Верхняя и нижняя консоли крыла соединены между собой законцовками и расположены под углом друг к другу.Known transport aircraft containing the fuselage with pilot and cargo-passenger compartments, a jet engine, wing consoles, tail unit, landing gear, control mechanisms. Two wing consoles are attached to the sides of the fuselage, each of which is trapezoidal in plan has a smooth surface, and in the upper part there is a wave surface, which is a series of alternating ridges and depressions. Each of the ridges is a part of the wing console, made in the form of a half cut along a cylindrical body, pointed front and back and turned upside down with a spherical surface. Each cavity is half hollow, cut along the cylinder. The longitudinal axis of the ridges and troughs are parallel to the chord of the wing console, and equal in length or less to the width of the flaps. The upper and lower wing consoles are interconnected by the tips and are located at an angle to each other.

(Патент РФ №2305651).(RF patent No. 2305651).

Недостатками известного самолета являются недостаточная подъемная сила консолей крыла, значительный вес и значительное сопротивление.The disadvantages of the known aircraft are the insufficient lifting force of the wing consoles, considerable weight and significant resistance.

Известен самолет с несущим корпусом, содержащий фюзеляж с пилотским и грузопассажирским отделениями, в хвостовой части которого установлены вертикальный и горизонтальные стабилизаторы с рулями направления и высоты. Внутри фюзеляжа расположен маршевый реактивный двигатель, посадочное шасси с передним опорным колесом. Фюзеляж выполнен в форме корпуса прямоугольного сечения, спереди и сзади переходящий в обтекаемые аэродинамические формы. На нижней площадке корпуса, представляющего собой прямоугольную платформу, выполнены глухие, открывающиеся вниз каналы. Каналы выполнены с наклоном в сторону хвостовой части. Дно каждого из каналов параллельно продольной оси фюзеляжа. Спереди фюзеляжа установлены дополнительно два горизонтальных стабилизатора. На всех горизонтальных стабилизаторах установлены закрылки и элероны. Закрылки соединены с гидромеханизмами привода, а элероны посредством гидромеханического привода соединены с пультом управления самолетом. (Патент РФ №2168446).A well-known aircraft with a bearing body containing a fuselage with pilot and cargo-passenger compartments, in the rear of which are installed vertical and horizontal stabilizers with rudders of direction and height. Inside the fuselage is a marching jet engine, a landing gear with a front support wheel. The fuselage is made in the form of a body of rectangular cross-section, front and rear turning into streamlined aerodynamic forms. On the lower platform of the casing, which is a rectangular platform, there are blind channels opening downward. The channels are made with an inclination towards the tail. The bottom of each channel is parallel to the longitudinal axis of the fuselage. The front of the fuselage has an additional two horizontal stabilizers. Flaps and ailerons are installed on all horizontal stabilizers. The flaps are connected to the drive hydromechanisms, and the ailerons are connected via the hydromechanical drive to the aircraft control panel. (RF patent No. 2168446).

Известный самолет по патенту РФ №2168446, как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату, принят за прототип.Famous aircraft according to the patent of the Russian Federation No. 2168446, as the closest in technical essence and achieved useful result, adopted as a prototype.

Недостатки самолета, принятого за прототип, те же.The disadvantages of the aircraft adopted for the prototype are the same.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией самолета.These shortcomings are due to the design of the aircraft.

Задачей настоящего изобретения повышение технических характеристик транспортного самолета.The objective of the present invention is to increase the technical characteristics of a transport aircraft.

Технический результат обеспечивается тем, что в транспортном самолете, содержащем фюзеляж, правую и левую консоли крыла, реактивные двигатели, вертикальный и горизонтальные стабилизаторы с рулями направления и высоты, посадочное шасси с передним опорным колесом, механизмы управления, согласно изобретению каждая консоль крыла выполнена в форме нескольких продольных кессонов, соединенных между собой в поперечном направлении, изолированных пневматически друг от друга боковыми перегородками, переходящими в продольные гребни, одинаковые по конструкции, каждый из которых содержит переднюю стенку, наклоненную в сторону передней части самолета и соединенную в верхней части с горизонтальной поверхностью, образующими между собой острый угол, верхнюю сферическую стенку, выполненную в форме части гиперболы, понижающейся в сторону задней части самолета причем между началом гиперболической поверхности и задним концом верхней горизонтальной поверхностью выполнено наклонное окно, закрываемое верхней крышкой, установленной с возможностью открытия вверх, кроме того на нижней части кессона выполнен воздухозаборник, начинающийся от нижнего конца передней стенки и оканчивающийся в конце гиперболической поверхности воздухозаборным щитком, размещенным горизонтально, закрывающим часть входного отверстия воздухозаборника и установленным с возможностью отклонения вниз, причем все нижние воздухозаборные щитки всех кессонов одной консоли соединены между собой одним валом и связаны кинематически с механизмом регулирования подъемной силы, аналогично и для другой консоли, кроме того все верхние крышки всех кессонов одной консоли соединены между собой общим валом, кинематически связаны с механизмом управления пограничным слоем на гиперболических поверхностях кессонов консоли, аналогично и для другой консоли крыла, кроме того на оконечностях консолей крыла выполнены горизонтальные стабилизаторы с рулями и элеронами для управления поворотом фюзеляжа вокруг продольной оси, причем угол атаки консолей крыла 5-8 градусов.The technical result is ensured by the fact that in a transport aircraft containing the fuselage, left and right wing consoles, jet engines, vertical and horizontal stabilizers with rudders and heights, landing gear with a front support wheel, control mechanisms, according to the invention, each wing console is made in the form several longitudinal caissons, interconnected in the transverse direction, pneumatically isolated from each other by side partitions, turning into longitudinal ridges, are the same by design, each of which contains a front wall, inclined towards the front of the aircraft and connected at the top with a horizontal surface forming an acute angle between them, an upper spherical wall made in the form of a part of a hyperbola, lowering towards the rear of the aircraft, and between the beginning hyperbolic surface and the rear end of the upper horizontal surface made an inclined window, closed by the top cover, installed with the possibility of opening up, in addition to the lower h In the caisson, an air intake is made, starting from the lower end of the front wall and ending at the end of the hyperbolic surface with an air intake flap placed horizontally, covering part of the air inlet inlet and deflectable downward, wherein all lower air intakes of all caissons of one console are interconnected by one shaft and kinematically connected with the mechanism for regulating the lifting force, similarly for the other console, in addition, all the top covers of all caissons one console are interconnected by a common shaft, kinematically connected with the boundary layer control mechanism on the hyperbolic surfaces of the console caissons, similarly for the other wing console, in addition, horizontal stabilizers with rudders and ailerons are made at the ends of the wing consoles to control the rotation of the fuselage around the longitudinal axis, the angle of attack of the wing consoles is 5-8 degrees.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

на фигуре 1 изображен общий вид транспортного самолета;the figure 1 shows a General view of a transport aircraft;

на фигуре 2 - вид на транспортный самолет спереди;figure 2 is a front view of a transport aircraft;

на фигуре 3 - вид на транспортный самолет сверху;figure 3 is a view of a transport aircraft from above;

на фигуре 4 - вид на транспортный самолет снизу;figure 4 is a view of a transport plane from below;

на фигуре 5 - вид на левую консоль крыла спереди;figure 5 is a view of the left wing console in front;

на фигуре 6 - вид на левую консоль крыла сверху;figure 6 is a view of the left wing console from above;

на фигуре 7 - вид на левую консоль крыла снизу;figure 7 is a view of the left wing console from below;

на фигуре 8 - вид на консоль крыла сбоку в разрезе;in figure 8 is a sectional view of the wing console;

на фигуре 9 - схема создания подъемной силы на консоле крыла.figure 9 is a diagram of the creation of lifting force on the wing console.

Транспортный самолет содержит фюзеляж 1, правую 2 и левую 3 консоли крыла, реактивные двигатели 4 и 5, установленные в задней части фюзеляжа на пилонах, вертикальный 6 и горизонтальные 7 и 8 стабилизаторы с рулями направления 9 и высоты 10, посадочное шасси 11 с передним опорным колесом 12, механизмы управления. Каждая консоль 2, 3 крыла выполнена в форме нескольких продольных кессонов 13, изолированных пневматически друг от друга боковыми перегородками 14, переходящих снаружи в продольные гребни 15, одинаковые по конструкции. Каждый кессон 13 содержит переднюю стенку 16, наклоненную в сторону передней части самолета и соединенную в верхней части с горизонтальной поверхностью 17, образующими между собой острый угол, верхнюю сферическую стенку 18, выполненную в форме части гиперболы, понижающейся в сторону задней части самолета. (О гиперболе см. И.И. Артоболевский, Механизмы в современной технике, т. 2, М., "Наука ", гл. редакция физико-математической литературы, 1979, с. 122, №1023, кривая р-р). Между началом гиперболической поверхности 18 и задним концом верхней горизонтальной поверхности 17 выполнено наклонное окно, закрытое верхней крышкой 19, установленной с возможностью открытия вверх. На нижней части Кессона выполнен воздухозаборник 20, начинающийся от нижнего конца передней стенки 16 и оканчивающийся в конце гиперболической поверхности 18 воздухозаборным щитком 21, размещенным горизонтально, закрывающим часть задней поверхности воздухозаборника 20 и установленного с возможностью отклонения вниз. Все воздухозаборные щитки 21 всех кессонов 13 правой 2 и левой 3 консолей крыла соединены между собой одним валом 22 и связаны кинематически с механизмом регулирующим подъемную силу несущих консолей крыла. Верхние крышки 19 всех кессонов 13 соединены между собой общим валом 23, кинематически связанным с механизмом управления пограничным слоем на гиперболических поверхностях консолей 2, 3 крыла. На оконечностях консолей 2 и 3 крыла выполнены горизонтальные стабилизаторы 24 и 25 с рулями 26 и 27 и элеронами для управления поворотом фюзеляжа 1 вокруг продольной оси. Угол атаки консолей 2 и 3 крыла 5-8 градусов.Transport aircraft contains fuselage 1, right 2 and left 3 wing consoles, jet engines 4 and 5 mounted in the rear of the fuselage on the pylons, vertical 6 and horizontal 7 and 8 stabilizers with rudders 9 and heights 10, landing gear 11 with front support wheel 12, control mechanisms. Each wing console 2, 3 is made in the form of several longitudinal caissons 13, pneumatically isolated from each other by side partitions 14, passing from the outside into longitudinal ridges 15, identical in design. Each caisson 13 contains a front wall 16, inclined towards the front of the aircraft and connected at the top with a horizontal surface 17 forming an acute angle between them, an upper spherical wall 18 made in the form of a part of a hyperbola, lowering towards the rear of the aircraft. (For hyperbole, see II Artobolevsky, Mechanisms in modern technology, vol. 2, M., "Science", Ch. Editorial of Physics and Mathematics, 1979, p. 122, No. 1023, curve r). Between the beginning of the hyperbolic surface 18 and the rear end of the upper horizontal surface 17, an inclined window is made, closed by the upper cover 19, which is installed with the possibility of opening upwards. On the lower part of the caisson, an air intake 20 is made, starting from the lower end of the front wall 16 and ending at the end of the hyperbolic surface 18 with an air intake 21 placed horizontally, covering part of the rear surface of the air intake 20 and installed with the possibility of deflection downward. All air intakes 21 of all caissons 13 of the right 2 and left 3 wing consoles are connected to each other by one shaft 22 and are kinematically connected with the mechanism regulating the lifting force of the wing consoles. The top covers 19 of all the caissons 13 are interconnected by a common shaft 23 kinematically connected with the control mechanism of the boundary layer on the hyperbolic surfaces of the wing consoles 2, 3. At the ends of the wing consoles 2 and 3, horizontal stabilizers 24 and 25 with rudders 26 and 27 and ailerons are made to control the rotation of the fuselage 1 around the longitudinal axis. The angle of attack of the consoles 2 and 3 wings 5-8 degrees.

Работа транспортного самолета.Work transport aircraft.

При движении транспортного самолета со скоростью V в направлении, показанном стрелкой на фигуре 9, подъемная сила на консолях 2 и 3 возникает следующим образом. Воздушный поток, движущийся навстречу наклонной передней стенке 16 ударяет в нее с силой F и с силой F₁ отражается вниз, создавая реактивную силу Fp, направленную вверх, приложенную к верхней передней горизонтальной поверхности 17. Кроме того передняя верхняя поверхность 17 обтекается воздушным потоком (на фигуре 9 показано горизонтальными стрелками) и на ней возникает сила разрежения Fразр, направленная вверх. Так как консоли 2 и 3 крыла находятся под углом атаки, нижний воздухозаборный щиток 21 находится в горизонтальном положении, а верхний щиток 19 закрыт (фиг. 8), то воздушный поток поступает, как показано на фигуре 9 внутрь кессона и производит давление на внутренние стенки 17 и 18, с силой Fвн. Силы Fвн, действующие на указанные стенки, увеличивают подъемную силу, а сила Fвн, действующая изнутри на переднюю стенку 16 уравновешивается, так как сила F₁ больше. Воздушный поток, обтекающий наружную гиперболическую поверхность 18 создает силу разрежения F гип. Для повышения подъемной силы кессона 13 необходимо воздухозаборный щиток 21 отклонить вниз, а верхнюю крышку 19 повернуть вверх и открыть проход воздуха из кессона 13 наружу (фиг. 9) В результате увеличится количество воздуха, поступающего внутрь кессона 13, возрастет давление на внутренние стенки 17 и 18, увеличится подъемная сила. Кроме того воздух, поступающий внутрь кессона 13 в большом количестве, получит возможность выходить через окно в верхней части кессона 13 и дополнительно, в зависимости от величины открытия верхнего щитка 19, увеличивать скорость обтекания воздушным потоком гиперболической поверхности 18. При этом появится дополнительная подъемная сила Fщ Это может быть использовано при взлете и посадке, а также при полете на больших высотах, где воздух разрежен. Таким образом величина подъемной силы будет суммой всех подъемных сил, создаваемых всеми кессонами, которые работают одинаково. Fобщ=Fр+Fразр+Fгип+Fщ+Fвн. Работа всех кессонов одинакова. При необходимости сделать крен на правый или левый борт необходимо отклонять в соответствующую сторону закрылки 26 и 27.When moving a transport aircraft with a speed V in the direction shown by the arrow in figure 9, the lifting force on the consoles 2 and 3 occurs as follows. Air flow moving towards the inclined front wall 16 hits it with a force F and with a force F _{1 is} reflected down, creating a reactive force Fp directed upward, applied to the upper front horizontal surface 17. In addition, the front upper surface 17 is surrounded by air flow (on figure 9 is shown by horizontal arrows) and on it there is a rarefaction force Fraz, directed upward. Since the wing consoles 2 and 3 are at an angle of attack, the lower air intake flap 21 is in a horizontal position, and the upper flap 19 is closed (Fig. 8), the air flow, as shown in figure 9, enters the caisson and exerts pressure on the inner walls 17 and 18, with the strength of Fvn. The forces Fvn acting on these walls increase the lifting force, and the force Fvn acting from the inside on the front wall 16 is balanced, since the force F _{1 is} greater. The air stream flowing around the outer hyperbolic surface 18 creates a rarefaction force F gip. To increase the lifting force of the caisson 13, it is necessary to tilt the air intake shield 21 down and turn the top cover 19 up and open the air passage from the caisson 13 to the outside (Fig. 9). As a result, the amount of air entering the caisson 13 will increase, the pressure on the inner walls 17 and 18, the lifting force will increase. In addition, the air entering into the caisson 13 in large quantities will be able to exit through the window in the upper part of the caisson 13 and additionally, depending on the size of the opening of the upper flap 19, increase the speed of air flow around the hyperbolic surface 18. An additional lifting force Fш appears This can be used during take-off and landing, as well as when flying at high altitudes, where the air is thin. Thus, the magnitude of the lifting force will be the sum of all the lifting forces created by all the caissons that work the same. Ftotal = Fp + Fsip + Fgip + Fsch + Fvn. The work of all caissons is the same. If it is necessary to roll to the starboard or port side, the flaps 26 and 27 must be deflected to the corresponding side.

Изобретение позволяет увеличить подъемную силу, повысить грузоподъемность самолета, увеличить высоту полета и повысить безопасность и повысить другие эксплуатационные характеристики.The invention allows to increase the lifting force, increase the carrying capacity of the aircraft, increase the flight altitude and increase safety and improve other operational characteristics.

Claims

A transport aircraft containing the fuselage, left and right wing consoles, jet engines mounted on the pylons at the rear of the fuselage, vertical and horizontal stabilizers with rudders and heights, landing gear with a front support wheel, control mechanisms, characterized in that each wing console made in the form of several longitudinal caissons, interconnected in the transverse direction, pneumatically isolated from each other by side partitions passing into longitudinal ridges, are the same by design, each of which contains a front wall, inclined towards the front of the aircraft and connected at the top with a horizontal surface, forming an acute angle between themselves, an upper spherical wall made in the form of a part of a hyperbola, lowering towards the rear of the aircraft, and between the beginning of the hyperbolic surface and the rear end of the upper horizontal surface made an inclined window, closed by the upper cover, installed with the possibility of opening upwards, in addition, on the lower part In the caisson, an air intake is made, starting from the lower end of the front wall and ending at the end of the hyperbolic surface with an air intake flap placed horizontally, covering part of the air inlet inlet and deflectable downward, wherein all lower air intakes of all caissons of one console are interconnected by one shaft and kinematically connected with the mechanism for regulating the lifting force, similarly for the other console, in addition, all the top covers of all caissons one console are interconnected by a common shaft, kinematically connected with the boundary layer control mechanism on the hyperbolic surfaces of the console caissons, similarly for the other wing console, in addition, horizontal stabilizers with rudders and ailerons are made at the ends of the wing consoles to control the fuselage rotation around the longitudinal axis, and the angle of attack of the wing consoles is 5-8 degrees.