RU2710955C1 - Ignoring turbulence aircraft and aircraft attack angle change sensor - Google Patents

Ignoring turbulence aircraft and aircraft attack angle change sensor Download PDF

Info

Publication number
RU2710955C1
RU2710955C1 RU2019117781A RU2019117781A RU2710955C1 RU 2710955 C1 RU2710955 C1 RU 2710955C1 RU 2019117781 A RU2019117781 A RU 2019117781A RU 2019117781 A RU2019117781 A RU 2019117781A RU 2710955 C1 RU2710955 C1 RU 2710955C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aircraft
attack
angle
sensor
derivative
Prior art date
Application number
RU2019117781A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Константинович Краснов
Original Assignee
Юрий Константинович Краснов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Константинович Краснов filed Critical Юрий Константинович Краснов
Priority to RU2019117781A priority Critical patent/RU2710955C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2710955C1 publication Critical patent/RU2710955C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C13/00Control systems or transmitting systems for actuating flying-control surfaces, lift-increasing flaps, air brakes, or spoilers
    • B64C13/02Initiating means
    • B64C13/16Initiating means actuated automatically, e.g. responsive to gust detectors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/08Aircraft not otherwise provided for having multiple wings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/12Canard-type aircraft
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P13/00Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
    • G01P13/02Indicating direction only, e.g. by weather vane

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Tires In General (AREA)

Abstract

FIELD: aviation.
SUBSTANCE: group of inventions relates to aircrafts made according to aerodynamic schemes "duck" or "tandem". Aircraft comprises interconnected front and rear bearing surfaces equipped with lifting force control devices functionally dependent on aircraft attack angle variation. Derivative of lift factor by aircraft angle of attack is positive for rear surface and negative for front. Aircraft attack angle variation sensor comprises front and rear surfaces with fastening hinge between them. Derivative with respect to the angle of attack of the coefficient of lift of the rear surface exceeds the derivative of the front surface by not less than one and a half times.
EFFECT: group of inventions is aimed at providing longitudinal stability of aircraft by reducing influence of horizontal gusts on aircraft lifting force.
6 cl, 4 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Настоящая группа изобретений относится к авиационной технике, более конкретно - к аппаратам тяжелее воздуха, а именно, к выполненным по аэродинамическим схемам «утка» или «тандем», оно может быть использовано в конструкции самолетов, в основном, транспортного назначения.This group of inventions relates to aeronautical engineering, and more specifically to apparatuses heavier than air, namely, to duck or tandem aerodynamic designs, it can be used in the construction of aircraft, mainly for transport purposes.

Уровень техникиState of the art

Известен игнорирующий турбулентность самолет, содержащий связанные между собой переднюю и заднюю несущие поверхности, снабженные средствами регулирования подъемной силы, функционально зависящими от изменения угла атаки самолета - патент РФ №2666094. Прототипом изобретения по пп. 1-3 формулы является игнорирующий турбулентность самолет, содержащий связанные между собой переднюю и заднюю несущие поверхности, снабженные средствами регулирования подъемной силы, функционально зависящими от изменения угла атаки самолета по патенту РФ №2609644, стр. 11 строки 33-48. Крыло данного самолета, как и положено для «утки», размещенное позади центра масс, снабжено средством регулирования подъемной силы, находящемся в функциональной зависимости от изменения угла атаки самолета. При этом приращение подъемной силы крыла при случайном изменении угла атаки самолета нивелируется противоположно направленным изменением подъемной силы за счет отклонения средства ее регулирования. Переднее горизонтальное оперение (ПГО) выполнено во флюгерном варианте. Такое выполнение несущих поверхностей уменьшает их производные коэффициента подъемной силы по углу атаки самолета до величин близких к нулю. Предполагается, что в результате самолет не будет реагировать на случайные изменения угла атаки и будет игнорировать вертикальные потоки воздушных масс.Known ignoring turbulence aircraft containing interconnected front and rear bearing surfaces, equipped with means for regulating the lifting force, functionally dependent on changes in the angle of attack of the aircraft - RF patent No. 2666094. The prototype of the invention according to paragraphs. 1-3 of the formula is an airplane ignoring turbulence, containing front and rear bearing surfaces connected to each other, equipped with means for controlling the lifting force, functionally dependent on changes in the angle of attack of the aircraft according to RF patent No. 2609644, p. 11, lines 33-48. The wing of this aircraft, as it should be for the "duck", located behind the center of mass, is equipped with means for regulating the lifting force, which is functionally dependent on the change in the angle of attack of the aircraft. In this case, the increment of the wing lift with a random change in the angle of attack of the aircraft is leveled by the oppositely directed change in the lift due to the deviation of the means of its regulation. Front horizontal plumage (PGO) is made in the vane version. This embodiment of the bearing surfaces reduces their derivatives of the coefficient of lift in the angle of attack of the aircraft to values close to zero. It is assumed that as a result, the aircraft will not respond to random changes in the angle of attack and will ignore the vertical flows of air masses.

В дальнейшем для краткости производную коэффициента подъемной силы поверхности по углу атаки будем называть просто производной.In the future, for brevity, the derivative of the surface lift coefficient with respect to the angle of attack will be called simply the derivative.

Приращение подъемной силы крыла из-за изменения угла атаки самолета происходит в фокусе по углу атаки, а изменение подъемной силы из-за отклонения средства регулирования подъемной силы (например, флаперона) происходит в фокусе по его углу отклонения. Указанные фокусы находятся друг от друга на расстоянии примерно равном четверти средней аэродинамической хорды крыла. В результате возникает приводящий к продольной неустойчивости самолета момент тангажа, имеющий довольно существенную величину, которую флюгерное ПГО с близкой к нулю производной компенсировать не в состоянии. Это обстоятельство приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик самолета.The increase in wing lift due to a change in the angle of attack of the aircraft occurs in focus along the angle of attack, and the change in lift due to a deviation of the means for regulating lift (for example, flaperon) occurs in focus according to its angle of deviation. These tricks are located at a distance of approximately equal to a quarter of the average aerodynamic chord of the wing. As a result, there arises a pitching moment leading to longitudinal instability of the aircraft, which has a rather substantial value, which the vane VGE with a derivative close to zero cannot compensate for. This circumstance leads to a deterioration in the operational characteristics of the aircraft.

Известен датчик изменения угла атаки самолета, содержащий монопланную поверхность (см. патент РФ №2666094), в этом качестве выступает серворуль, поворачивающий флюгерное переднее горизонтальное оперение при изменении угла атаки самолета. Прототипом изобретения по пп. 4-6 формулы является датчик изменения угла атаки самолета, содержащий полипланную поверхность (см. патент РФ №2651958), в этом качестве выступает полипланный серворуль, поворачивающий флюгерное переднее горизонтальное оперение при изменении угла атаки самолета.A known sensor for changing the angle of attack of an aircraft containing a monoplane surface (see RF patent No. 2666094), in this capacity, a servo wheel acts, turning the vane front horizontal plumage when changing the angle of attack of the aircraft. The prototype of the invention according to paragraphs. 4-6 of the formula is a sensor for changing the angle of attack of an aircraft containing a polyplane surface (see RF patent No. 2651958), in this capacity is a polyplane servo wheel that turns the vane front horizontal tail when the angle of attack of the aircraft changes.

Известные датчики обладают существенным недостатком, заключающимся в том, что для положительного приращения подъемной силы находящейся под их управлением поверхности, необходимо, чтобы на них возникло отрицательное приращение подъемной силы, т.е. они снижают эффективность управляемой поверхности. Это обстоятельство приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик самолета.Known sensors have a significant drawback, namely, that for a positive increment of the lifting force of the surface under their control, it is necessary that a negative increment of the lifting force occurs on them, i.e. they reduce the effectiveness of the controllable surface. This circumstance leads to a deterioration in the operational characteristics of the aircraft.

Техническая задача, решаемая настоящей группой изобретений, состоит в создании такого самолета с двумя несущими поверхностями, который обладал бы статической устойчивостью и вследствие этого, а также вследствие усовершенствования датчика угла атаки, самолет обладал бы улучшенными эксплуатационными характеристиками.The technical problem solved by this group of inventions is to create such an aircraft with two bearing surfaces, which would have static stability and as a result, as well as due to the improvement of the angle of attack sensor, the aircraft would have improved performance.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Эта задача решается тем, что в самолете, содержащем связанные между собой переднюю и заднюю несущие поверхности, снабженные средствами регулирования подъемной силы, функционально зависящими от изменения угла атаки самолета, производная коэффициента подъемной силы по углу атаки самолета положительна для задней поверхности и отрицательна для передней.This problem is solved in that in an airplane containing front and rear bearing surfaces connected to each other, equipped with lift control means that are functionally dependent on changes in the angle of attack of the aircraft, the derivative of the lift coefficient with respect to the angle of attack of the aircraft is positive for the rear surface and negative for the front.

Кроме того, передняя несущая поверхность выполнена в виде цельноповоротного переднего горизонтального оперения, шарнирно связанного с задней несущей поверхностью.In addition, the front bearing surface is made in the form of a fully rotatable front horizontal tail, pivotally connected to the rear bearing surface.

Кроме того, передняя несущая поверхность выполнена в виде переднего горизонтального оперения, жестко связанного с задней несущей поверхностью.In addition, the front bearing surface is made in the form of a front horizontal tail, rigidly connected with the rear bearing surface.

Также поставленная задача решается тем, что в датчике изменения угла атаки самолета, содержащем переднюю и заднюю поверхности с крепежным шарниром между ними, производная по углу атаки коэффициента подъемной силы задней поверхности превышает аналогичную производную передней поверхности не менее, чем в полтора раза.The task is also solved by the fact that in the sensor for changing the angle of attack of the aircraft containing the front and rear surfaces with a mounting hinge between them, the derivative with respect to the angle of attack of the coefficient of lift of the rear surface exceeds the corresponding derivative of the front surface by at least one and a half times.

Кроме того, в датчике задняя поверхность является монопланной, а передняя поверхность - полипланной.In addition, in the sensor, the rear surface is monoplane, and the front surface is polyplane.

Кроме того, датчик одновременно является датчиком изменения скорости встречного воздушного потока.In addition, the sensor is also a sensor for changing the speed of the oncoming air flow.

Это позволяет надежно обеспечить продольную устойчивость самолета и тем самым улучшить его эксплуатационные характеристики.This allows you to reliably ensure the longitudinal stability of the aircraft and thereby improve its operational characteristics.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Детали, признаки, а также преимущества настоящей группы изобретений следуют из нижеследующего описания вариантов реализации заявленного самолета с использованием чертежей, на которых:Details, features, and advantages of this group of inventions follow from the following description of embodiments of the claimed aircraft using the drawings, in which:

Фиг. 1 представляет схему подъемных сил, действующих на самолет с цельноповоротным передним горизонтальным оперением при случайном увеличении угла атаки;FIG. 1 is a diagram of the lifting forces acting on an aircraft with a fully rotatable front horizontal tail with a random increase in the angle of attack;

фиг. 2 представляет схему подъемных сил, действующих на самолет с классическим передним горизонтальным оперением, жестко связанным с фюзеляжем, при случайном увеличении угла атаки;FIG. 2 is a diagram of the lifting forces acting on an aircraft with a classic front horizontal tail, rigidly connected to the fuselage, with a random increase in the angle of attack;

на фиг. 3 изображен датчик изменения угла атаки самолета в положении, соответствующем крейсерскому режиму полета самолета;in FIG. 3 shows a sensor for changing the angle of attack of an aircraft in a position corresponding to the cruising flight mode of the aircraft;

на фиг. 4 изображен датчик изменения угла атаки самолета в положении, соответствующем посадочному режиму полета самолета;in FIG. 4 shows a sensor for changing the angle of attack of an aircraft in a position corresponding to the landing mode of flight of the aircraft;

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Заявляемый самолет выполнен по аэродинамической схеме «утка», он содержит заднюю несущую поверхность в виде крыла, которое состоит из двух консолей 1 (см. фиг. 1), жестко связанных с фюзеляжем 2. Консоль 1 снабжена шарнирно связанным с ней средством регулирования подъемной силы в виде флаперона 3, который имеет возможность отклоняться под действием аэродинамических сил, в результате отклонения серворуля 4. Передняя несущая поверхность в виде цельноповоротного переднего горизонтального оперения (ЦПГО) 5 шарнирно размещена на фюзеляже по оси ОО1, перпендикулярной плоскости симметрии самолета. Поскольку крыло, состоящее из двух консолей 1, жестко связано с фюзеляжем 2, то передняя несущая поверхность в виде ЦПГО 5 через фюзеляж 2 шарнирно связана с задней несущей поверхностью. Средство регулирования подъемной силы в виде серворуля 6 служит для изменения угла атаки ЦПГО 5 и тем самым обеспечивает возможность изменять его подъемную силу. Винтомоторная установка 7 обеспечивает движение самолета.The inventive aircraft is made according to the aerodynamic scheme "duck", it contains a rear bearing surface in the form of a wing, which consists of two consoles 1 (see Fig. 1), rigidly connected with the fuselage 2. The console 1 is equipped with a pivotally connected lifting force control means in the form of a flaperon 3, which has the ability to deviate under the influence of aerodynamic forces, as a result of the deflection of the servomotor 4. The front bearing surface in the form of an all-inclined front horizontal tail unit (CPGO) 5 is pivotally placed on the fuselage along the O axis About 1 , perpendicular to the plane of symmetry of the aircraft. Since the wing, consisting of two consoles 1, is rigidly connected with the fuselage 2, the front bearing surface in the form of a central heating element 5 through the fuselage 2 is pivotally connected to the rear bearing surface. The means of regulating the lifting force in the form of a servo wheel 6 is used to change the angle of attack of the CPGO 5 and thereby provides the ability to change its lifting force. Propeller installation 7 provides the movement of the aircraft.

Продольная устойчивость самолета обеспечивается следующим образом.The longitudinal stability of the aircraft is ensured as follows.

Чтобы на самолет не действовали вертикальные потоки воздушных масс, случайным образом изменяющие угол атаки самолета, флаперон 3 отклоняется вверх при случайном увеличении угла атаки и вниз при его уменьшении. При этом изменение подъемной силы ΔУ консоли 1 крыла за счет изменения угла атаки Δα самолета нивелируется соответствующим изменением подъемной силы ΔT консоли 1 за счет отклонения флаперона 3 на угол δ. Отклонение флаперона 3 осуществляется за счет действия аэродинамических сил в результате отклонения серворуля 4 функционально зависимого от нижеописанного датчика изменения угла атаки самолета. При этом отклонение датчика, возникающее при изменении угла атаки самолета, кинематически преобразуется в отклонения серворулей 4 и 6. Другим вариантом является обслуживание каждой поверхности своим датчиком.In order to prevent vertical flows of air masses from acting on the plane, which randomly change the angle of attack of the aircraft, flaperon 3 deviates upward with a random increase in the angle of attack and downward with its decrease. In this case, the change in the lifting force ΔU of the wing console 1 due to a change in the angle of attack Δα of the aircraft is leveled by the corresponding change in the lifting force ΔT of the console 1 due to the deviation of the flaperon 3 by the angle δ. The deviation of the flaperon 3 is due to the action of aerodynamic forces as a result of the deviation of the servo wheel 4 functionally dependent on the sensor described below changes in the angle of attack of the aircraft. In this case, the deviation of the sensor that occurs when the angle of attack of the aircraft changes is kinematically converted into deviations of the servo wheels 4 and 6. Another option is to service each surface with its own sensor.

Действие силы ΔУ приложено в фокусе Fα кр крыла по углу атаки, а действие силы ΔT приложено в фокусе Fδ кр крыла по углу отклонения закрылка, расположенными друг от друга на расстоянии fкр, примерно равном четверти средней аэродинамической хорды крыла (САХ). Эти силы создают довольно существенный момент тангажа, нарушающий продольную устойчивость самолета. Этот момент может быть скомпенсирован действием ЦПГО 5. Поскольку компенсирующий момент ЦПГО должен быть противоположен по знаку возникающему моменту крыла вследствие случайного приращения угла атаки самолета, производная коэффициента подъемной силы ЦПГО по углу атаки самолета должна быть отрицательной. Т.е. при положительном приращении угла атаки Δα самолета приращение подъемной силы Δt ЦПГО должно быть отрицательным. В связи с тем, что на ЦПГО возникает отрицательное приращение Δt подъемной силы, компенсационное действие флаперона 3 должно быть уменьшено, т.е. величина ΔT по модулю должна быть меньше значения ΔУ на модуль величины Δt. Т. е. при положительном приращении угла атаки Δα результирующее приращение подъемной силы крыла ΔУ+ΔТ также положительно.The force ΔY is applied at the focus F α cr of the wing along the angle of attack, and the force ΔT is applied at the focus F δ cr of the wing along the deflection angle of the flap, spaced apart from each other at a distance f cr approximately equal to a quarter of the average aerodynamic wing chord (SAX). These forces create a fairly significant pitch moment that violates the longitudinal stability of the aircraft. This moment can be compensated by the action of CPGO 5. Since the compensating moment of CPGO should be opposite in sign to the arising moment of the wing due to a random increment of the angle of attack of the aircraft, the derivative of the lifting coefficient of CPGO with respect to the angle of attack of the aircraft should be negative. Those. with a positive increment of the angle of attack Δα of the aircraft, the increment of the lifting force Δt of the CPSC should be negative. Due to the fact that a negative increment Δt of the lifting force occurs on the CPSC, the compensatory effect of the flaperon 3 should be reduced, i.e. the value of ΔT modulo must be less than the value of ΔU per module of Δt. That is, with a positive increment of the angle of attack Δα, the resulting increment of the lift of the wing ΔU + ΔT is also positive.

В итоге можно констатировать, что в игнорирующем турбулентность самолете производная коэффициента подъемной силы по углу атаки самолета положительна для задней несущей поверхности и отрицательна для передней.As a result, it can be stated that in an aircraft ignoring turbulence, the derivative of the lift coefficient with respect to the angle of attack of the aircraft is positive for the rear bearing surface and negative for the front.

Для определения угла Δδ отклонения флаперона 3 и угла Δγ отклонения ЦПГО 5, при которых полностью сводятся к нулю действия случайных изменений угла атаки Δα самолета сформулируем такие условия: 1- случайное изменение угла атаки Δα не приводит к изменению подъемной силы самолета; 2 - случайное изменение угла атаки Δα порождает стабилизирующий момент тангажа, пропорциональный величине

Figure 00000001
где:To determine the angle Δδ of the deflection of the flaperon 3 and the angle Δγ of the deflection of the CPGO 5, at which the action of random changes in the angle of attack Δα of the aircraft is completely reduced, we formulate the following conditions: 1 - a random change in the angle of attack Δα does not lead to a change in the lift of the aircraft; 2 - a random change in the angle of attack Δα generates a stabilizing pitch moment proportional to
Figure 00000001
Where:

Figure 00000002
- производная по углу атаки коэффициента подъемной силы крыла;
Figure 00000002
- wing angle derivative of the angle of attack;

σ - запас устойчивости, равный расстоянию между фокусом F по углу атаки самолета и его центром масс G.σ is the stability margin equal to the distance between the focus F in the angle of attack of the aircraft and its center of mass G.

В результате рассмотрения этих условий получим:As a result of consideration of these conditions, we obtain:

Figure 00000003
Figure 00000003

где:Where:

Figure 00000004
- производная по углу отклонения закрылка коэффициента подъемной силы крыла;
Figure 00000004
- derivative with respect to the angle of deflection of the flap of the wing lift coefficient;

L - расстояние между фокусами по углу атаки крыла и ЦПГО 5 (межфокусное расстояние - МФР);L is the distance between the foci along the angle of attack of the wing and TsSPGO 5 (interfocal distance - MPF);

fкр - расстояние между фокусом крыла по углу атаки и фокусом крыла по углу отклонения закрылка;f cr - the distance between the focus of the wing in the angle of attack and the focus of the wing in the angle of deviation of the flap;

Figure 00000005
- производная коэффициента подъемной силы ЦПГО 5 по его углу атаки γ;
Figure 00000005
- derivative of the coefficient of lift of the central strength of civil defense 5 on its angle of attack γ;

Figure 00000006
- отношение площади ЦПГО 5 к площади крыла - двойной площади консоли 1.
Figure 00000006
- the ratio of the area of the center 5 to the area of the wing - the double area of the console 1.

На фиг. 2 изображен игнорирующий турбулентность самолет, в котором в качестве передней несущей поверхности служит классическое переднее горизонтальное оперение (ПГО) 8, жестко связанное с фюзеляжем, оно снабжено средством регулирования подъемной силы в виде руля 9 высоты, отклонение которого осуществляется посредством аэродинамических сил, действующих при отклонении серворуля 10, функционально зависимого от датчика изменения угла атаки самолета. При этом отклонение датчика изменения угла атаки самолета, кинематически преобразуется в отклонения серворулей 4 и 10.In FIG. 2 shows an airplane ignoring turbulence, in which the classic front horizontal tail unit (PGO) 8, rigidly connected with the fuselage, is used as the front bearing surface; it is equipped with a means of regulating the lifting force in the form of a rudder 9 of height, the deviation of which is carried out by aerodynamic forces acting upon deflection servo steering 10, functionally dependent on the sensor changes the angle of attack of the aircraft. In this case, the deviation of the sensor changes the angle of attack of the aircraft, kinematically converted into deviations of the servo wheels 4 and 10.

Здесь отличие состоит в том, что отклонение Δθ руля 9 высоты должно скомпенсировать не только дестабилизирующий момент тангажа крыла, вызванное случайным изменением угла атаки Δα самолета, но и вызванное им приращение ΔУго подъемной силы ПГО 8. Исходя из этого датчик должен отклонить флаперон 3 и руль 9 высоты на углы, величины которых удовлетворяют следующим условиям:Here the difference lies in the fact that the deviation Δθ of the elevator 9 should compensate not only for the destabilizing moment of the wing pitch caused by a random change in the angle of attack Δα of the aircraft, but also the increment caused by it Δ Hugo lifting force of the ASE 8. Based on this, the sensor should deflect flaperon 3 and the rudder 9 heights at angles, the values of which satisfy the following conditions:

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

где:Where:

fго - расстояние между фокусом ПГО по углу атаки и фокусом ПГО по углу отклонения руля высоты;f th - the distance between the focus of the PGO on the angle of attack and the focus of the PGO on the angle of deviation of the elevator;

Figure 00000009
- производная коэффициента подъемной силы ПГО 8 по углу атаки α;
Figure 00000009
- derivative of the lift coefficient of the PGO 8 with respect to the angle of attack α;

Figure 00000010
- производная коэффициента подъемной силы ПГО 8 по углу θ отклонения руля 9 высоты;
Figure 00000010
- the derivative of the lift coefficient of the PGO 8 with respect to the angle θ of the deviation of the elevator 9;

Figure 00000006
- отношение площади ПГО 8 к площади крыла - двойной площади консоли 1.
Figure 00000006
- the ratio of the area of PGO 8 to the area of the wing - double the area of the console 1.

В случае, при котором обе несущие поверхности одинаковы, последние формулы примут более простой вид:In the case in which both bearing surfaces are the same, the last formulas will take a simpler form:

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Все вышеприведенные формулы нуждаются в уточнениях, учитывающих влияние передней поверхности на скос и снижение скорости воздушного потока за ней.All the above formulas need to be refined, taking into account the influence of the front surface on the bevel and the decrease in the air flow rate behind it.

При использовании электродистанционной системы управления (ЭДСУ) отклонение датчика, возникающее при изменении угла атаки самолета, преобразуется энкодером в электрический сигнал, обрабатывается в ЭДСУ и поступает не на серворули 4, 6, 10, а на приводы флаперона 3, руля 9 высоты и ЦПГО 5.When using the electronic remote control system (EMDS), the deviation of the sensor that occurs when the angle of attack of the aircraft is converted by the encoder into an electrical signal, processed by the EMDS and not fed to the servos 4, 6, 10, but to the drives of the flaperon 3, elevator 9 and the central control center 5 .

Техническим результатом изобретения по п.п. 1-3 формулы является обеспечение продольной устойчивости самолета, при этом самолет игнорирует турбулентность атмосферы. Кроме того, поскольку при случайном увеличении угла атаки самолета профиль несущих поверхностей уменьшает свою кривизну, практически полностью устраняется вероятность выхода несущих поверхностей на критический угол атаки вследствие влияния атмосферы. Дополнительно уменьшается сопротивление самолета вследствие того, что подъемная сила несущих поверхностей самолета не превышает силу его тяжести. В итоге улучшаются эксплуатационные характеристики самолета.The technical result of the invention according to claims 1-3 formulas is to ensure the longitudinal stability of the aircraft, while the aircraft ignores the turbulence of the atmosphere. In addition, since with a random increase in the angle of attack of the aircraft, the profile of the bearing surfaces decreases its curvature, the probability of the bearing surfaces reaching the critical angle of attack due to the influence of the atmosphere is almost completely eliminated. Additionally, the resistance of the aircraft is reduced due to the fact that the lifting force of the bearing surfaces of the aircraft does not exceed its gravity. As a result, the operational characteristics of the aircraft improve.

На фиг. 3 изображен датчик изменения угла атаки самолета, он содержит переднюю полипланную поверхность, образованную двумя идентичными планами 11 и 12, жестко связанными между собой стойкой 13. Полипланная поверхность 11, 12 со стойкой 13 укреплена на основе 14 с помощью пружины 15, имеющей весьма небольшой ход - порядка 10 градусов. Основа 14 посредством шарнира 16 связана с передним концом балки 17. На заднем конце балки 17 размещена жестко связанная с ней задняя монопланная поверхность 18. На балке 17 также размещен жестко связанный с ней рычаг 19 с шарниром 20 на его конце. Для изменения угла атаки полипланной поверхности 11, 12 служит рычаг 21 с шарниром 22 на его конце и тяга 23 с шарниром 24. Тяга 25 связана с непоказанными на чертеже системой управления механизацией крыла. Тяга 26 связана с непоказанным на чертеже серворулем средства регулирования подъемной силы крыла. Для размещения датчика на конструкции (планере) самолета служит крепежный шарнир 27.In FIG. 3 shows a sensor for changing the angle of attack of an aircraft, it contains a front polyplane surface formed by two identical plans 11 and 12, rigidly interconnected by a stand 13. A polyplane surface 11, 12 with a stand 13 is strengthened on the basis of 14 using a spring 15 having a very small stroke - about 10 degrees. The base 14 by means of a hinge 16 is connected with the front end of the beam 17. At the rear end of the beam 17 there is a rigidly connected rear monoplane surface 18. A beam 17 also has a rigidly connected lever 19 with a hinge 20 at its end. To change the angle of attack of a polyplane surface 11, 12, a lever 21 with a hinge 22 at its end and a rod 23 with a hinge 24 are used. The rod 25 is connected with a wing mechanization control system not shown in the drawing. Thrust 26 is associated with a servo-wheel of the wing lift control means not shown in the drawing. To place the sensor on the structure (glider) of the aircraft is a mounting hinge 27.

Планы 11, 12 выполняют с малым удлинением - не более трех. Удлинение поверхности 18 должно быть не менее восьми. Расстояние между планами 11 и 12 равно 100-125% хорды планов. Такие параметры поверхностей датчика обеспечивают максимальное приближение фокуса по углу атаки системы поверхностей датчика к задней поверхности 18.Plans 11, 12 are performed with low elongation - not more than three. The elongation of the surface 18 must be at least eight. The distance between plans 11 and 12 is 100-125% of the chord of plans. Such parameters of the sensor surfaces provide the maximum approximation of the focus by the angle of attack of the system of sensor surfaces to the rear surface 18.

Площади передней 11, 12 и задней 18 поверхностей равны между собой, а их суммарная площадь на 10-20% превышает удвоенную площадь серворуля 4 флаперона 3. При этом расстояния от крепежного шарнира 27 до фокусов передней и задней поверхностей равны.The areas of the front 11, 12, and rear 18 surfaces are equal to each other, and their total area is 10-20% higher than the doubled area of the servo wheel 4 of flaperon 3. Moreover, the distances from the mounting hinge 27 to the foci of the front and rear surfaces are equal.

Свойство датчика отслеживать изменение угла атаки самолета обеспечивается тем, что производная по углу атаки коэффициента подъемной силы его задней монопланной поверхности 18 значительно выше такой же производной передней бипланной поверхности 11, 12. Это следствие большой разности удлинений этих поверхностей, а также значительного снижения величины производной полипланной поверхности по сравнению с монопланной.The ability of the sensor to track changes in the angle of attack of the aircraft is ensured by the fact that the derivative with respect to the angle of attack of the lift coefficient of its rear monoplane surface 18 is significantly higher than the same derivative of the front biplane surface 11, 12. This is a consequence of the large difference in the elongations of these surfaces, as well as a significant decrease in the value of the derivative of the polyplan surface compared to monoplane.

В итоге фокус по углу атаки системы поверхностей 11, 12, 18 датчика оказывается существенно позади шарнира 27, служащего для крепления датчика на конструкции самолета. Этим обеспечиваются флюгерные свойства датчика, т.е. его способность само ориентироваться вдоль потока. Эффективная работа датчика возможна при разности производных задней и передней поверхностей датчика не меньшей, чем в полтора раза.As a result, the focus on the angle of attack of the system of surfaces 11, 12, 18 of the sensor is significantly behind the hinge 27, which serves to mount the sensor on the aircraft structure. This provides weathervane properties of the sensor, i.e. its ability to orient itself along the stream. Effective operation of the sensor is possible with a difference in the derivatives of the rear and front surfaces of the sensor not less than one and a half times.

При случайном увеличении угла атаки самолета, например, при входе его в восходящий поток, балка 17 с рычагом 19 отклоняется против часовой стрелки. Положение поверхностей и балки датчика в описанной ситуации представлено на чертеже штриховыми линиями. Углы отклонения для наглядности условно преувеличены.With a random increase in the angle of attack of the aircraft, for example, when it enters the upward flow, the beam 17 with the lever 19 deviates counterclockwise. The position of the surfaces and the sensor beams in the described situation is represented in the drawing by dashed lines. For clarity, the deviation angles are conditionally exaggerated.

Управление зависанием флаперона 3 осуществляют смещением в горизонтальном направлении тяги 25 с шарниром 24, вследствие чего происходит поворот на шарнире 16 основы 14 и укрепленной на ней бипланной поверхности 11, 12, что приводит к изменению угла атаки планов 11 и 12. Это вызывает поворот на шарнире 27 балки 17 с рычагом 19 и вслед за ними отклонение флаперона. Управление поворотом датчика возможно вследствие того, что диапазон рабочих углов атаки передней поверхности гораздо шире диапазона задней поверхности. И на краях этих диапазонов, т.е. при максимально возможном отклонении датчика от направления потока, подъемные силы и моменты обеих поверхностей максимальны и равны, при этом обе поверхности находятся под своими критическими углами атаки.The hang of the flaperon 3 is controlled by horizontal displacement of the thrust 25 with the hinge 24, as a result of which there is a rotation on the hinge 16 of the base 14 and the biplane surface 11, 12 attached to it, which leads to a change in the angle of attack of the plans 11 and 12. This causes a rotation on the hinge 27 beams 17 with lever 19 and followed by the deflection of the flaperon. The rotation control of the sensor is possible due to the fact that the range of working angles of attack of the front surface is much wider than the range of the rear surface. And at the edges of these ranges, i.e. at the maximum possible deviation of the sensor from the direction of flow, the lifting forces and moments of both surfaces are maximum and equal, while both surfaces are at their critical angles of attack.

Описанные здесь связи датчика со средствами регулирования подъемной силы передней и задней поверхностей могут выполняться, как средствами представленной здесь жесткой проводки, так и тросовой.The sensor connections described here with the means for regulating the lifting force of the front and rear surfaces can be performed both by means of the hard wiring presented here and by the cable.

При использовании ЭДСУ датчик снабжают энкодером, сигнал с которого после обработки поступает на приводы средств регулирования подъемной силы передней и задней поверхностей.When using an EMF, the sensor is equipped with an encoder, the signal from which, after processing, is fed to the drives of the means for controlling the lifting force of the front and rear surfaces.

Для того, чтобы датчик реагировал не только на вертикальные, но и на горизонтальные воздушные потоки служит пружина 15 (см. фиг. 4). Пусть датчик установился под некоторым углом атаки к встречному потоку, например, в положении, соответствующем этапу посадки. Увеличение скорости встречного потока приводит к увеличению нагрузки на пружину 15, в результате чего планы 11, 12 несколько уменьшат угол атаки, что отражено штриховыми линиями. В то же время поверхность 18 сохранит свой угол атаки.In order for the sensor to respond not only to vertical, but also to horizontal air flows, a spring 15 serves (see Fig. 4). Let the sensor be installed at a certain angle of attack to the oncoming flow, for example, in a position corresponding to the landing stage. An increase in the oncoming flow velocity leads to an increase in the load on the spring 15, as a result of which plans 11, 12 will slightly decrease the angle of attack, which is reflected by dashed lines. At the same time, surface 18 will retain its angle of attack.

Это приведет к отклонению против часовой стрелки балки 17 с рычагом 19 и соответствующему отклонению вверх флаперона. В результате увеличение подъемной силы консоли крыла за счет увеличения скоростного напора снивелируется уменьшением подъемной силы за счет отклонения вверх флаперона.This will lead to a counterclockwise deflection of the beam 17 with the lever 19 and a corresponding upward deflection of the flaperon. As a result, an increase in the lifting force of the wing console due to an increase in the velocity head is leveled out by a decrease in the lifting force due to the upward deflection of the flaperon.

Таким образом, происходит ослабление зависимости подъемной силы самолета от изменения скорости встречного воздушного потока.Thus, there is a weakening of the dependence of the lifting force of the aircraft on the change in speed of the oncoming air flow.

Как можно видеть, для положительного приращения подъемной силы несущей поверхности датчик должен повернуться таким образом, чтобы его поверхности увеличили свой угол атаки, т.е. приращение подъемных сил поверхностей датчика должно быть тоже положительным.As can be seen, for a positive increment of the lifting force of the bearing surface, the sensor must rotate so that its surfaces increase their angle of attack, i.e. the increment of the lifting forces of the sensor surfaces must also be positive.

Техническим результатом изобретения по пп. 4-6 формулы является ликвидации потерь подъемной силы на датчике. Кроме того, усовершенствование датчика позволяет существенно ослабить зависимость подъемной силы самолета от горизонтальных порывов (сдвига) ветра.The technical result of the invention according to paragraphs. 4-6 formulas is to eliminate loss of lift on the sensor. In addition, the improvement of the sensor can significantly reduce the dependence of the aircraft lifting force on horizontal gusts (shear) of wind.

К дополнительным преимуществам всей группы изобретений следует отнести создание возможности уменьшения массы планера самолета, поскольку несущие поверхности не подвержены усталостному износу и их можно будет рассчитывать на нагрузку, испытываемую самолетом при касании ВПП. В итоге улучшаются эксплуатационные характеристики самолета.Additional advantages of the entire group of inventions include the creation of the possibility of reducing the weight of the airframe, since the bearing surfaces are not subject to fatigue wear and can be counted on the load experienced by the aircraft when touching the runway. As a result, the operational characteristics of the aircraft improve.

Claims (6)

1. Самолет, содержащий связанные между собой переднюю и заднюю несущие поверхности, снабженные средствами регулирования подъемной силы, функционально зависящими от изменения угла атаки самолета, отличающийся тем, что производная коэффициента подъемной силы по углу атаки самолета положительна для задней поверхности и отрицательна для передней.1. Aircraft containing interconnected front and rear bearing surfaces, equipped with means of regulating the lifting force, functionally dependent on changes in the angle of attack of the aircraft, characterized in that the derivative of the coefficient of lift in the angle of attack of the aircraft is positive for the rear surface and negative for the front. 2. Самолет по п. 1, отличающийся тем, что передняя несущая поверхность выполнена в виде цельноповоротного переднего горизонтального оперения, шарнирно связанного с задней несущей поверхностью.2. Aircraft under item 1, characterized in that the front bearing surface is made in the form of a fully rotatable front horizontal tail, pivotally connected to the rear bearing surface. 3. Самолет по п. 1, отличающийся тем, что передняя несущая поверхность выполнена в виде переднего горизонтального оперения, жестко связанного с задней несущей поверхностью.3. The aircraft under item 1, characterized in that the front bearing surface is made in the form of a front horizontal tail, rigidly connected with the rear bearing surface. 4. Датчик изменения угла атаки самолета, содержащий переднюю и заднюю поверхности с крепежным шарниром между ними, отличающийся тем, что производная по углу атаки коэффициента подъемной силы задней поверхности превышает аналогичную производную передней поверхности не менее чем в полтора раза.4. The sensor changes the angle of attack of the aircraft, containing the front and rear surfaces with a mounting hinge between them, characterized in that the derivative with respect to the angle of attack of the coefficient of lift of the rear surface exceeds the similar derivative of the front surface by at least one and a half times. 5. Датчик по п. 4, отличающийся тем, что задняя поверхность является монопланной, а передняя поверхность - полипланной.5. The sensor according to claim 4, characterized in that the rear surface is monoplane and the front surface is polyplane. 6. Датчик по п. 4, отличающийся тем, что он одновременно является датчиком изменения скорости встречного воздушного потока.6. The sensor according to claim 4, characterized in that it is simultaneously a sensor for changing the speed of the oncoming air flow.
RU2019117781A 2019-06-07 2019-06-07 Ignoring turbulence aircraft and aircraft attack angle change sensor RU2710955C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019117781A RU2710955C1 (en) 2019-06-07 2019-06-07 Ignoring turbulence aircraft and aircraft attack angle change sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019117781A RU2710955C1 (en) 2019-06-07 2019-06-07 Ignoring turbulence aircraft and aircraft attack angle change sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2710955C1 true RU2710955C1 (en) 2020-01-14

Family

ID=69171486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019117781A RU2710955C1 (en) 2019-06-07 2019-06-07 Ignoring turbulence aircraft and aircraft attack angle change sensor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2710955C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113562162A (en) * 2021-08-07 2021-10-29 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 Method for using wing trailing edge flaperon for improving large attack angle pitching characteristic of airplane

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0193442A1 (en) * 1985-02-15 1986-09-03 Grumman Aerospace Corporation Automatic camber control
US5115237A (en) * 1990-04-16 1992-05-19 Safe Flight Instrument Corporation Combination aircraft yaw/angle of attack sensor
RU2609644C1 (en) * 2015-10-26 2017-02-02 Юрий Константинович Краснов Aircraft of feathered canard arrangement (krasnov-canard)
RU2651958C1 (en) * 2017-02-03 2018-04-24 Сергей Сергеевич Ахапкин Feathering horizontal fins
US20180222584A1 (en) * 2014-03-03 2018-08-09 Robert N. Dunn Tandem Wing Aircraft With Variable Lift And Enhanced Safety

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0193442A1 (en) * 1985-02-15 1986-09-03 Grumman Aerospace Corporation Automatic camber control
US5115237A (en) * 1990-04-16 1992-05-19 Safe Flight Instrument Corporation Combination aircraft yaw/angle of attack sensor
US20180222584A1 (en) * 2014-03-03 2018-08-09 Robert N. Dunn Tandem Wing Aircraft With Variable Lift And Enhanced Safety
RU2609644C1 (en) * 2015-10-26 2017-02-02 Юрий Константинович Краснов Aircraft of feathered canard arrangement (krasnov-canard)
RU2651958C1 (en) * 2017-02-03 2018-04-24 Сергей Сергеевич Ахапкин Feathering horizontal fins

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113562162A (en) * 2021-08-07 2021-10-29 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 Method for using wing trailing edge flaperon for improving large attack angle pitching characteristic of airplane
CN113562162B (en) * 2021-08-07 2023-12-22 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 Method for using wing trailing edge flap for improving pitching characteristic of large incidence angle of aircraft

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9637226B2 (en) Split winglet system
US9527577B2 (en) Rotorcraft with a fuselage and at least one main rotor
CN112141328A (en) Aircraft with a flight control device
US20200086971A1 (en) Tiltrotor Free-Pivot Wing Extension
WO2019104796A1 (en) Unmanned aerial vehicle
CN111348183B (en) Aircraft with a plurality of aircraft body
RU2710955C1 (en) Ignoring turbulence aircraft and aircraft attack angle change sensor
CN108725750B (en) Method for improving vertical take-off and landing and flight control of aircraft by using slightly smaller wings
WO2016005954A1 (en) Remotely piloted aircraft
CN108706093B (en) Plate wing machine
EP3401212B1 (en) Aircraft vertical stabilizer design
CN109018330A (en) Vertical landing unmanned plane
KR102022378B1 (en) wing with automatically adjusted angle of attack and aircraft having the same
Meyer et al. Wind tunnel investigation of stationary straight-lined flight of tiltwings considering vertical airspeeds
RU2656934C2 (en) Method of vertical displacement and aircraft hovering in air
RU2803674C2 (en) Method for controlling the pitch of a tiltrotor
RU2609644C1 (en) Aircraft of feathered canard arrangement (krasnov-canard)
Kirby Aerodynamic Characteristics of Propeller-Driven VTOL Aircraft
KR20230101098A (en) Stability augmentation devices for the coaxial and multicopter drones
RU2277496C1 (en) Balance-type aircraft without horizontal tail and with tiltable wing
RU2362693C2 (en) Self-stabilising wing-in-ground effect craft
Basri et al. The Effect of Elevons Deflection to Aerodynamic Coefficients of A Tail-less Blended Wing-Body Planform
Sherif World Journal of Engineering Research and Technology WJERT
Smith Aerodynamic Essentials for Crew Station Design Teams