RU2711633C2 - Short take-off and landing aircraft with gas-dynamic control - Google Patents

Short take-off and landing aircraft with gas-dynamic control Download PDF

Info

Publication number
RU2711633C2
RU2711633C2 RU2018115530A RU2018115530A RU2711633C2 RU 2711633 C2 RU2711633 C2 RU 2711633C2 RU 2018115530 A RU2018115530 A RU 2018115530A RU 2018115530 A RU2018115530 A RU 2018115530A RU 2711633 C2 RU2711633 C2 RU 2711633C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aircraft
wing
landing
gas
profile
Prior art date
Application number
RU2018115530A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2018115530A3 (en
RU2018115530A (en
Inventor
Владимир Борисович Сычев
Александр Владимирович Амброжевич
Дмитрий Викторович Пшиченко
Андрей Сергеевич Карташев
Алексей Владимирович Корнев
Владислав Александрович Середа
Николай Андреевич Караваев
Сергей Владимирович Сычев
Борис Михайлович Куликов
Александр Владимирович Грищенко
Константин Валентинович Мигалин
Алексей Ильич Сиденко
Original Assignee
Владимир Борисович Сычев
Ооо "Кама"
Александр Владимирович Амброжевич
Дмитрий Викторович Пшиченко
Андрей Сергеевич Карташев
Алексей Владимирович Корнев
Николай Андреевич Караваев
Сергей Владимирович Сычев
Борис Михайлович Куликов
Александр Владимирович Грищенко
Константин Валентинович Мигалин
Алексей Ильич Сиденко
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 Владимир Борисович Сычев, Ооо "Кама", Александр Владимирович Амброжевич, Дмитрий Викторович Пшиченко, Андрей Сергеевич Карташев, Алексей Владимирович Корнев, Николай Андреевич Караваев, Сергей Владимирович Сычев, Борис Михайлович Куликов, Александр Владимирович Грищенко, Константин Валентинович Мигалин, Алексей Ильич Сиденко filed Critical Владимир Борисович Сычев
Priority to RU2018115530A priority Critical patent/RU2711633C2/en
Publication of RU2018115530A3 publication Critical patent/RU2018115530A3/ru
Publication of RU2018115530A publication Critical patent/RU2018115530A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2711633C2 publication Critical patent/RU2711633C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C15/00Attitude, flight direction, or altitude control by jet reaction
    • B64C15/02Attitude, flight direction, or altitude control by jet reaction the jets being propulsion jets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C29/00Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Toys (AREA)
  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)

Abstract

FIELD: aviation.SUBSTANCE: invention relates to aircraft engineering, particularly, to short take-off and landing aircraft structures. Aircraft comprises airfoil section with top bulged surface. Propulsion units are arranged in channels connecting air intakes of constant area and slotted nozzles arranged on upper surface of wing between inlet device and rear edge of profile. Constant area inlet devices can be arranged in an arbitrary area of the upper convex surface of the aerofoil between the leading edge of the profile and its upper point. To create control forces and moments propulsion units are arranged in two groups located transversely to direction of flight, with uniform disposition relative to longitudinal axis of aircraft in composition of each group and possibility to independently vary thrust force.EFFECT: higher efficiency of aircraft and its reliability, efficiency of control, simplified design.4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области авиации, а именно к летательным аппаратам короткого взлета и посадки и свободным полетом. Для вертикального взлета и посадки летательного аппарата требуется вертикальная тяга на 10-20% превосходящую взлетную массу аппарата. (Энциклопедия «Авиация», ЦАГИ им. проф. Н.Е.Жуковского, изд. «Большая российская энциклопедия», Москва, 1994 г., с. 501). При вертикальном взлете силовая установка летательного аппарата обеспечивает вертикальную тягу и, лишь после набора необходимой высоты, обеспечивает горизонтальную составляющую тяги.The invention relates to the field of aviation, namely to aircraft short take-off and landing and free flight. For vertical take-off and landing of an aircraft, a vertical thrust of 10-20% higher than the take-off mass of the aircraft is required. (Encyclopedia "Aviation", TsAGI named after prof. N.E. Zhukovsky, ed. "Big Russian Encyclopedia", Moscow, 1994, p. 501). During vertical take-off, the aircraft powerplant provides vertical thrust and, only after gaining the necessary height, provides the horizontal thrust component.

Для увеличения целевой нагрузки и запаса топлива летательные аппараты вертикального взлета и посадки могут иметь режим короткого взлета или же короткий разбег по вертикально-наклонной траектории. При этом силовая установка летательного аппарата создает как вертикальную, так и горизонтальную тягу. Но и в этом случае требуется высокая энерговооруженность летательного аппарата (Энциклопедия «Авиация», ЦАГИ им. проф. Н.Е.Жуковского, изд. «Большая российская энциклопедия», Москва, 1994 г., с. 502).To increase the target load and fuel supply, vertical takeoff and landing aircraft may have a short takeoff mode or a short takeoff along a vertically inclined path. In this case, the power plant of the aircraft creates both vertical and horizontal thrust. But even in this case, a high power ratio of the aircraft is required (Encyclopedia Aviation, TsAGI named after Prof. N.E. Zhukovsky, ed. Big Russian Encyclopedia, Moscow, 1994, p. 502).

Известен способ создания вертикальной тяги а также управляющих сил и моментов, заключающийся в перемещении объемов воздуха с помощью вынесенных вентиляторов, располагаемых в фюзеляже и в крыле (Е.И. Ружицкий «Американские самолеты вертикального взлета», М., OOO «Издательство Астрель», ООО «Издательство АСТ», 2000). Изменяя направление потока воздуха, идущего от вентиляторов, можно получить требуемый управляющий момент в соответствующем канале управления. Известен летательный аппарат вертикального взлета и посадки с турбовентиляторной силовой установкой (XV-5A). Силовая установка летательного аппарата состоит из двух турбореактивных двигателей (ТРД) и трех вентиляторов, установленных в фюзеляже (один) и в крыльях (два). На вертикальных режимах полета газы ТРД приводят во вращение вентиляторы, а на горизонтальных режимах газы вытекают через реактивные сопла двигателей. Вентиляторы имеют отклоняемые выходные жалюзи. Поперечное и путевое управление самолетом на вертикальных режимах осуществляется путем дифференциального отклонения жалюзи крыльевых вентиляторов. Продольное управление обеспечивается вентилятором, установленным в фюзеляже. На горизонтальных режимах полета самолет управляется обычными рулевыми поверхностями. Створки вентиляторов, в открытом состоянии обеспечивающие доступ воздуха, в горизонтальном полете, закрываются. Недостатком такого способа и устройства, его реализующего, является большая длина газопроводов, связывающих ТРД с турбинами, приводящими во вращение вентиляторы и сложность технической системы поворота жалюзи и створок вентиляторов.There is a method of creating vertical thrust as well as control forces and moments, which consists in moving air volumes using external fans located in the fuselage and in the wing (EI Ruzhitsky "American vertical take-off aircraft", M., Astrel Publishing House LLC, LLC "Publishing house AST", 2000). By changing the direction of the air flow coming from the fans, it is possible to obtain the required control torque in the corresponding control channel. Known aircraft vertical takeoff and landing with a turbofan propulsion system (XV-5A). The power plant of the aircraft consists of two turbojet engines (turbojet engines) and three fans installed in the fuselage (one) and in the wings (two). In vertical flight modes, the turbojet gases drive the fans to rotate, and in horizontal modes, the gases flow out through the jet nozzles of the engines. Fans have deflectable output louvers. Transverse and directional control of the aircraft in vertical modes is carried out by differential deflection of the blinds of the wing fans. Longitudinal control is provided by a fan mounted in the fuselage. In horizontal flight modes, the aircraft is controlled by conventional steering surfaces. The fan flaps, in the open state providing air access, in horizontal flight, are closed. The disadvantage of this method and device that implements it is the large length of gas pipelines connecting the turbojet engine with turbines, which rotate the fans and the complexity of the technical system for turning the blinds and fan shutters.

Кроме того, применение отклоняемых рулевых поверхностей повышает заметность таких летательных аппаратов.In addition, the use of deflectable steering surfaces increases the visibility of such aircraft.

Из патентной информации известны аналогичные примеры решения подобной задачи, например патент РФ 2531432 от 04.12.2012, В64С 29/00.Similar examples of solving a similar problem are known from the patent information, for example, RF patent 2531432 dated December 4, 2012, B64C 29/00.

Летательный аппарат, реализующий способ создания системы сил летательного аппарата вертикального взлета и посадки (патент РФ 2531432 от 04.12.2012, В64С 29/00), содержит крыло аэродинамического сечения с верхней выпуклой поверхностью, в котором размещен нестационарный сверхзвуковой эжектор, образованный системой каналов, связывающих воздухозаборную щель постоянной площади, являющуюся маршевым впускным устройством, расположенную у передней кромки профиля, и воздухозаборную щель постоянной площади, являющуюся стартовым впускным устройством, расположенную в верхней точке аэродинамического профиля; воздушные потоки из впускных устройств соединяются в зоне коллектора горючего, а образующиеся в камере смешения продукты сгорания истекают через щелевое сопло, размещаемое на верхней поверхности крыла между стартовым впускным устройством и задней кромкой крыла.An aircraft that implements a method of creating a system of forces for an aircraft of vertical take-off and landing (RF patent 2531432 dated December 4, 2012, B64C 29/00) contains an aerodynamic wing with an upper convex surface, in which a non-stationary supersonic ejector formed by a system of channels connecting a constant-area air intake gap, which is a marching inlet device located at the leading edge of the profile, and a constant-area air intake gap, which is a starting inlet device, Assumption at the top of the airfoil; air flows from the inlet devices are connected in the area of the fuel manifold, and the combustion products formed in the mixing chamber flow out through a slotted nozzle located on the upper surface of the wing between the starting inlet device and the trailing edge of the wing.

Частично устраняя отрицательные качества рассмотренного аналога, такой летательный аппарат имеет свои недостатки, а именно:Partially eliminating the negative qualities of the considered analogue, such an aircraft has its drawbacks, namely:

- для поддержания саморегулирующегося рабочего цикла требуется тщательная резонансная настройка системы каналов, образующих нестационарный эжектор;- to maintain a self-regulating duty cycle, careful resonant tuning of the system of channels forming a non-stationary ejector is required;

- высокая заметность летательного аппарата в инфракрасном и акустическом диапазонах, вследствие истечения через щелевое сопло нестационарной струи продуктов сгорания;- high visibility of the aircraft in the infrared and acoustic ranges, due to the expiration through the slot nozzle of an unsteady stream of combustion products;

- на стадии взлета и посадки, так и при выполнении горизонтального полета имеется возможность управлять лишь по каналу тангажа.- at the take-off and landing stage, and when performing a horizontal flight, it is possible to control only along the pitch channel.

Более удачно проблема создания управляющих сил и моментов для вертикально взлетающих летательных аппаратов, решается в различных мультикоптерах.More successfully, the problem of creating control forces and moments for vertically taking off aircraft is solved in various multicopter.

Наиболее близко к предлагаемому изобретению относится мультикоптер с линейным расположением винтомоторных групп (патент РФ №2577822 от 20.03.2016, В64С 27/08), выбранный в качестве прототипа.Closest to the proposed invention relates to a multicopter with a linear arrangement of propeller groups (RF patent No. 2577822 from 03/20/2016, B64C 27/08), selected as a prototype.

Такой мультикоптер с линейным расположением винтомоторных групп, расположенных линиями, вытянутых вдоль направления полета, содержит платформу винтомоторных групп из продольных силовых балок - лонжеронов, расположенных вдоль полета, к которым крепятся поперечные силовые балки, на оконечностях которых устанавливаются электромоторы с несущими воздушными винтами, по одному на оконечностях каждой поперечной балки, снизу к платформе винтомоторных групп прикрепляется грузопассажирская кабина с пакетами аккумуляторов, при этом количество винтомоторных установок должно обеспечивать грузоподъемность мультикоптера в вариантах воздушного робота, воздушного мотоцикла, микроавтомобиля, грузотакси, автобуса, боевой машины пехоты и пр., но не менее 9 пар (18 винтомоторных групп) для надежности аварийной посадки при отказе до 4-х электродвигателей одновременно.Such a multicopter with a linear arrangement of propeller groups arranged by lines elongated along the flight direction, contains a propeller group of longitudinal power beams - spars located along the flight, to which transverse power beams are attached, at the ends of which electric motors with rotor propellers are installed, one at a time on the ends of each transverse beam, from the bottom to the platform of the propeller groups, a cargo-passenger cabin with battery packs is attached, with propeller installations must provide load multicopter in air robot embodiments, air motorcycle microcar, gruzotaksi, bus, infantry fighting vehicles, etc., but not less than 9 pairs (18 propeller groups) for the reliability of an emergency landing in case of failure to 4 motors simultaneously.

Управление полетом принципиально происходит так же, как при радиальном расположении винтомоторных групп (ВМГ). При увеличении оборотов задних ВМГ и уменьшении на передних мультикоптер движется вперед. При манипулировании левой и правой группами мультикоптер будет двигаться вправо или влево. Особое программное управление винтами позволяет разворачивать ЛА, менять курс, менять скорость и высоту. Бортовой навигационно-пилотажный комплекс позволяет данному летательному аппарату выполнять полет по программе, а так же управлять автопилотом вручную как с земли, так и с борта этого летательного аппарата.Flight control basically happens the same way as with the radial arrangement of the propeller groups (VMG). With an increase in the speed of the rear VMGs and a decrease in the front, the multicopter moves forward. When manipulating the left and right groups, the multicopter will move to the right or left. Special software control of the screws allows you to deploy the aircraft, change course, change speed and altitude. The on-board navigation and flight complex allows this aircraft to fly according to the program, as well as manually control the autopilot both from the ground and from the side of this aircraft.

Частично устраняя отрицательные качества рассмотренных аналогов, такой летательный аппарат имеет свои недостатки, а именно:Partially eliminating the negative qualities of the considered analogues, such an aircraft has its drawbacks, namely:

- в сравнении с крылатым летательным аппаратом при одинаковой скорости и полетном весе мощность двигателей должна быть в два раза больше;- in comparison with a winged aircraft at the same speed and flight weight, the engine power should be twice as large;

- аварийная посадка в режиме авторотации, в отличие от вертолета, невозможна;- emergency landing in autorotation mode, unlike a helicopter, is impossible;

- большое количество ВМГ снижает надежность летательного аппарата.- a large number of VMG reduces the reliability of the aircraft.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание летательного аппарата короткого взлета и посадки с газодинамическим управлением, обладающего высокой экономичностью и надежностью.The objective of the invention is to remedy these disadvantages and create an aircraft short take-off and landing with gas-dynamic control, which has high efficiency and reliability.

Поставленная цель достигается за счет того, что в летательном аппарате короткого взлета и посадки, с двигательными установками, размещенными внутри крыла аэродинамического сечения с верхней выпуклой поверхностью в каналах, связывающих воздухозаборники постоянной площади, являющиеся впускными устройствами, и щелевые сопла, размещенные на верхней поверхности крыла между впускными устройствами и задней кромкой профиля; причем впускные устройства постоянной площади могут быть расположены в произвольной области верхней выпуклой поверхности аэродинамического профиля между передней кромкой профиля и его верхней точкой, для создания управляющих сил и моментов двигательные установки, размещены в двух группах, расположенных поперечно направлению полета, с равномерной диспозицией относительно продольной оси летательного аппарата в составе каждой группы и возможностью независимо друг от друга изменять силу тяги. Расстояние двигательных установок от продольной оси летательного аппарата различно в разных группах. В качестве двигательных установок могут быть использованы турбореактивные двигатели, импеллеры с высокооборотными электродвигателями или импеллеры с приводом от поршневого ДВС. Толщина крыла по его размаху может быть переменной.This goal is achieved due to the fact that in an aircraft of short take-off and landing, with propulsion systems located inside the wing of an aerodynamic section with an upper convex surface in the channels connecting the air intakes of a constant area, which are inlet devices, and slotted nozzles located on the upper surface of the wing between inlet devices and the trailing edge of the profile; moreover, the inlet devices of constant area can be located in an arbitrary region of the upper convex surface of the aerodynamic profile between the front edge of the profile and its upper point, to create control forces and moments of the propulsion system, are placed in two groups located transverse to the flight direction, with a uniform disposition relative to the longitudinal axis aircraft in each group and the ability to independently vary the thrust. The distance of the propulsion systems from the longitudinal axis of the aircraft is different in different groups. As propulsion systems can be used turbojet engines, impellers with high-speed electric motors or impellers driven by a piston engine. The thickness of the wing in its scope can be variable.

Совокупность упомянутых признаков решает задачу короткого взлета и посадки, позволяет упростить конструкцию летательного аппарата, повысить его экономичность и надежность, повысить эффективность управления летательным аппаратом.The combination of the mentioned features solves the problem of short take-off and landing, allows us to simplify the design of the aircraft, increase its efficiency and reliability, and increase the efficiency of control of the aircraft.

Изобретение иллюстрируется чертежами (фиг. 1), на котором изображен продольный разрез летательного аппарата по каналам двигательных установок (ДУ) (III-III) и (фиг. 2), на котором изображен вид сверху на летательный аппарат, а также схемой формирования управляющих сил и моментов (фиг. 3, 4 и 5). На чертежах представлен вариант с четырьмя двигательными установками в виде импеллеров с высокооборотными электродвигателями, установленными в двух группах.The invention is illustrated by drawings (Fig. 1), which shows a longitudinal section of the aircraft along the channels of propulsion systems (DU) (III-III) and (Fig. 2), which shows a top view of the aircraft, as well as the formation of control forces and moments (FIGS. 3, 4, and 5). The drawings show a variant with four propulsion systems in the form of impellers with high-speed electric motors installed in two groups.

Летательный аппарат по п. 1 содержит крыло аэродинамического сечения 1 с верхней выпуклой поверхностью 2, внутри которого имеются каналы 3, связывающие впускные устройства постоянной площади 4, размещенные на верхней поверхности аэродинамического профиля, со щелевыми соплами 5, а внутри каждого из каналов 3 размещена импеллерная двигательная установка с высокооборотным электродвигателем 6. Двигательные установки размещены в двух группах (I-I и II-II), расположенных поперечно направлению полета летательного аппарата.The aircraft according to claim 1, comprises a wing of aerodynamic section 1 with an upper convex surface 2, inside of which there are channels 3, connecting inlet devices of constant area 4, located on the upper surface of the aerodynamic profile, with slotted nozzles 5, and an impeller is placed inside each channel 3 propulsion system with a high-speed electric motor 6. Propulsion systems are placed in two groups (II and II-II) located transversely to the flight direction of the aircraft.

Летательный аппарат работает следующим образом. Воздух из окружающей среды поступает, вследствие вынужденной конвекции, через впускные устройства 4 по каналам 3 к импеллерным двигательным установкам с высокооборотными электродвигателями 6, разгоняется импеллерами до скорости 60-80 м/с и истекает через щелевые сопла 5 на верхнюю выпуклую поверхность 2 крыла 1, прилипая к ней под действием эффекта Коанда. Стекающая с крыла струя создает эффект повышения циркуляции вокруг профиля вследствие вовлечения окружающего воздуха в движение. Вертикальная составляющая силы тяги Y превышает горизонтальную составляющую Р. Одновременное действие вертикальной и горизонтальной составляющих силы тяги приводит к короткому взлету аппарата с места. После того, как летательный аппарат наберет требуемую высоту, обороты импеллеров синхронно уменьшаются до момента уравновешивания подъемной силы и веса летательного аппарата, после чего он переходит от стадии взлета к стадии горизонтального полета.The aircraft operates as follows. Air from the environment enters, due to forced convection, through inlet devices 4 through channels 3 to impeller propulsion systems with high-speed electric motors 6, it is accelerated by impellers to a speed of 60-80 m / s and expires through slotted nozzles 5 to the upper convex surface 2 of wing 1, adhering to it under the influence of the Coanda effect. The jet flowing from the wing creates the effect of increasing circulation around the profile due to the involvement of the surrounding air in the movement. The vertical component of the traction force Y exceeds the horizontal component P. The simultaneous action of the vertical and horizontal components of the traction force leads to a short take-off of the vehicle. After the aircraft reaches the required height, the impeller speed decreases synchronously until the lift and the weight of the aircraft are balanced, after which it moves from the take-off stage to the horizontal flight stage.

При превышении оборотов импеллеров передней группы (I-I) над оборотами импеллеров задней группы (II-II), и, соответственно, при большем значении скорости истечения воздуха через щелевые сопла, давление на верхней поверхности крыла падает, а подъемная сила крыла в районе размещения импеллеров передней группы увеличивается («Аэродинамика и динамика полета маневренных самолетов», под ред. Проф. Н.М.Лысенко, Москва, Военное издательство, 1984, с. 50).If the revolutions of the impellers of the front group (II) exceed the revolutions of the impellers of the rear group (II-II), and, accordingly, with a larger value of the velocity of air flow through the slotted nozzles, the pressure on the upper surface of the wing drops, and the lifting force of the wing in the region where the impellers of the front group increases (“Aerodynamics and flight dynamics of maneuverable aircraft”, under the editorship of Prof. N.M. Lysenko, Moscow, Military Publishing House, 1984, p. 50).

Продольное и поперечное распределение этих областей давления относительно центра масс обусловливают, таким образом, возможность непосредственного управления подъемной силой, а так же моментами рыскания и крена. В зависимости от аэродинамических характеристик крыла, конфигурации летательного аппарата и кинематических характеристик его движения, которые определяются при проектировании конкретного летательного аппарата, можно обеспечить управляющий момент по каналу тангажа.The longitudinal and transverse distribution of these pressure regions relative to the center of mass thus determine the possibility of direct control of the lifting force, as well as the moments of yaw and roll. Depending on the aerodynamic characteristics of the wing, the configuration of the aircraft and the kinematic characteristics of its movement, which are determined during the design of a specific aircraft, it is possible to provide a control moment along the pitch channel.

Управляющие моменты по каналам крена и рыскания создаются одновременно за счет изменения оборотов импеллеров, независимо друг от друга. Это позволяет получить различную по величине горизонтальную составляющую силы тяги по размаху крыла, что одновременно приводит к появлению управляющего момента по каналу рыскания, и различную по величине подъемную силу по размаху крыла, что обеспечивает управляющий момент по каналу крена.Control moments along the roll and yaw channels are created simultaneously by changing the speed of the impellers, independently of each other. This makes it possible to obtain a horizontal component of the thrust force of varying magnitude along the wing span, which simultaneously leads to the appearance of a control moment along the yaw channel, and a different magnitude of lifting force along the wing span, which provides control moment along the roll channel.

На схемах (фиг. 3, 4 и 5) показаны изменения управляющих сил и моментов для летательного аппарата с переменной толщиной по размаху крыла. Импеллеры передней группы располагаются на большем расстоянии от продольной оси летательного аппарата, чем импеллеры задней группы. Переменная толщина крыла по его размаху позволяет более удобно размещать двигательные установки в крыле.The diagrams (Figs. 3, 4, and 5) show changes in the control forces and moments for an aircraft with a variable thickness over a wing span. Impellers of the front group are located at a greater distance from the longitudinal axis of the aircraft than impellers of the rear group. The variable thickness of the wing in its span makes it more convenient to place propulsion systems in the wing.

На схеме (фиг. 3), в случае увеличения оборотов передней группы импеллеров, и, следовательно, уменьшения давления на верхней поверхности крыла, подъемная сила в этой зоне крыла

Figure 00000001
превышает подъемную силу крыла в области размещения задней группы импеллеров Yз. На схеме (фиг. 4) показано пропорциональное изменение оборотов импеллеров передней и задней групп, приводящее к уменьшению подъемной силы крыла
Figure 00000002
и увеличению подъемной силы Yз. Точка приложения подъемной силы Y и величина соответствующего момента зависит, прежде всего, от формы аэродинамического профиля крыла и скорости истечения через щелевые сопла. При увеличении скорости истечения точка приложения Y перемещается ближе к срезу щелевого сопла (Г.М. Цейтлин, М.И. Сольц, Е.В. Гладких «Аэродинамика и динамика полета реактивного самолета», Москва, Военное издательство МО СССР, 1964, с. 117).In the diagram (Fig. 3), in the case of an increase in the speed of the front group of impellers, and, consequently, a decrease in pressure on the upper surface of the wing, the lifting force in this zone of the wing
Figure 00000001
exceeds the wing lift in the area of the rear group of impellers Y s . The diagram (Fig. 4) shows a proportional change in the revolutions of the impellers of the front and rear groups, leading to a decrease in the lifting force of the wing
Figure 00000002
and increase the lifting force Y s . The point of application of the lifting force Y and the magnitude of the corresponding moment depends, first of all, on the shape of the aerodynamic profile of the wing and the velocity of outflow through slotted nozzles. With an increase in the outflow velocity, the application point Y moves closer to the slit nozzle exit (G.M. Zeitlin, M.I. Solts, E.V. Gladkikh, “Aerodynamics and dynamics of a jet airplane flight,” Moscow, Military Publishing House of the USSR Ministry of Defense, 1964, p. . 117).

На схеме (фиг. 5) показано увеличение оборотов правого (по направлению полета) импеллера переднего ряда и уменьшение оборотов левого импеллера того же ряда. Это приводит к увеличению подъемной силы крыла на правой плоскости

Figure 00000003
и уменьшению подъемной силы
Figure 00000004
на левой плоскости, что изменяет продольные составляющие сил
Figure 00000005
(справа) и
Figure 00000006
(слева) и, аналогично тому, как это происходит на летательных аппаратах, имеющих совмещенные рули направления и высоты в составе V-образного оперения (самолеты Beechcraft Bonanza, Fouga СМ. 170 Magister, Lockheed F-117 Nighthawk), одновременно образует управляющие моменты по каналу рыскания - Мz и каналу крена Мх. в результате летательный аппарат совершает левый вираж. При выравнивании оборотов левого и правого импеллеров величина подъемной силы крыла на правой
Figure 00000007
и левой
Figure 00000008
плоскостях будут одинаковыми, продольные составляющие сил
Figure 00000009
и
Figure 00000010
также становятся одинаковыми и летательный аппарат будет совершать прямолинейный полет.The diagram (Fig. 5) shows an increase in the speed of the right (in the direction of flight) impeller of the front row and a decrease in the speed of the left impeller of the same row. This leads to an increase in the lift of the wing on the right plane.
Figure 00000003
and reduced lift
Figure 00000004
on the left plane, which changes the longitudinal components of the forces
Figure 00000005
(right) and
Figure 00000006
(left) and, similarly to how this happens on aircraft with combined rudders and altitude as part of the V-tail (Beechcraft Bonanza, Fouga CM. 170 Magister, Lockheed F-117 Nighthawk aircraft), simultaneously generates control moments for yaw channel - M z and roll channel M x . as a result, the aircraft makes a left turn. When aligning the revolutions of the left and right impellers, the value of the wing lift on the right
Figure 00000007
and left
Figure 00000008
planes will be the same, the longitudinal components of the forces
Figure 00000009
and
Figure 00000010
also become the same and the aircraft will perform a straight flight.

Равномерное уменьшение оборотов всех импеллеров с уменьшением величины подъемной силы аппарата менее веса летательного аппарата переводит его в наклонную траекторию снижения.A uniform decrease in the speed of all impellers with a decrease in the lift of the apparatus less than the weight of the aircraft translates it into an inclined path of decline.

Летательный аппарат, выполненный по самолетной схеме, без несущих винтов, обладает меньшей мощностью двигательной установки при одинаковых взлетной массе и скорости полета, или же, большей скоростью полета. Отсутствие рулевых поверхностей и поворотных ВМГ упрощает конструкцию летательного аппарата и его надежность. При выходе из строя двигательных установок летательный аппарат может планировать и совершать посадку. Взаимодействие верхней выпуклой поверхности крыла с холодными струями воздуха, истекающими через щелевые сопла (в случае применения в качестве двигательных установок импеллеров), позволяет выполнить их из легких материалов, что благоприятно скажется на экономичности летательного аппарата.An aircraft made according to an airplane scheme without rotors has a lower power of the propulsion system at the same take-off mass and flight speed, or a higher flight speed. The absence of steering surfaces and rotary VMG simplifies the design of the aircraft and its reliability. When engine systems fail, the aircraft can plan and land. The interaction of the upper convex surface of the wing with cold jets of air flowing out through slotted nozzles (if impellers are used as propulsion systems) allows them to be made of light materials, which will favorably affect the economy of the aircraft.

Claims (4)

1. Летательный аппарат короткого взлета и посадки с газодинамическим управлением с продольным расположением двигательных установок, размещенных внутри крыла аэродинамического сечения с верхней выпуклой поверхностью в каналах, связывающих воздухозаборники постоянной площади, являющиеся впускными устройствами, и щелевые сопла, размещаемые на верхней поверхности крыла между впускными устройствами и задней кромкой профиля; причем впускные устройства постоянной площади могут быть размещены в произвольной области верхней выпуклой поверхности аэродинамического профиля между передней кромкой профиля и его верхней точкой, отличающийся тем, что двигательные установки размещены в двух группах, расположенных поперечно направлению полета, с равномерной диспозицией относительно продольной оси летательного аппарата в составе каждой группы и возможностью независимо друг от друга изменять силу тяги.1. Aircraft with a short take-off and landing with gas-dynamic control with a longitudinal arrangement of propulsion systems located inside the wing of the aerodynamic section with an upper convex surface in the channels connecting the air intakes of a constant area, which are inlet devices, and slotted nozzles placed on the upper surface of the wing between the inlet devices and trailing edge of the profile; moreover, the constant-area inlet devices can be placed in an arbitrary region of the upper convex surface of the aerodynamic profile between the front edge of the profile and its upper point, characterized in that the propulsion systems are placed in two groups located transverse to the flight direction, with a uniform disposition relative to the longitudinal axis of the aircraft in the composition of each group and the ability to independently change the traction force. 2. Летательный аппарат короткого взлета и посадки с газодинамическим управлением по п. 1, отличающийся тем, что расстояние двигательных установок от продольной оси летательного аппарата различно в разных группах.2. Aircraft of short take-off and landing with gas-dynamic control according to claim 1, characterized in that the distance of the propulsion systems from the longitudinal axis of the aircraft is different in different groups. 3. Летательный аппарат короткого взлета и посадки с газодинамическим управлением по пп. 1, 2, отличающийся тем, что в качестве двигательных установок могут быть использованы турбореактивные двигатели, импеллеры с высокооборотными электродвигателями или импеллеры с приводом от поршневого ДВС.3. Aircraft short take-off and landing with gas-dynamic control according to paragraphs. 1, 2, characterized in that as propulsion systems can be used turbojet engines, impellers with high-speed electric motors or impellers driven by a piston engine. 4. Летательный аппарат короткого взлета и посадки с газодинамическим управлением по пп. 1, 2, 3, отличающийся тем, что толщина крыла по его размаху может быть переменной.4. Aircraft short take-off and landing with gas-dynamic control according to paragraphs. 1, 2, 3, characterized in that the thickness of the wing in its span can be variable.
RU2018115530A 2018-04-25 2018-04-25 Short take-off and landing aircraft with gas-dynamic control RU2711633C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018115530A RU2711633C2 (en) 2018-04-25 2018-04-25 Short take-off and landing aircraft with gas-dynamic control

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018115530A RU2711633C2 (en) 2018-04-25 2018-04-25 Short take-off and landing aircraft with gas-dynamic control

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018115530A3 RU2018115530A3 (en) 2019-10-28
RU2018115530A RU2018115530A (en) 2019-10-28
RU2711633C2 true RU2711633C2 (en) 2020-01-17

Family

ID=68500204

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018115530A RU2711633C2 (en) 2018-04-25 2018-04-25 Short take-off and landing aircraft with gas-dynamic control

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2711633C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2568812A (en) * 1945-10-27 1951-09-25 United Aircraft Corp Aircraft control means
US3361386A (en) * 1965-08-09 1968-01-02 Gene W. Smith Vertical or short take-off and landing aircraft
RU2033945C1 (en) * 1992-05-22 1995-04-30 Научно-производственная кооперативная фирма "ЭКИП" Flying vehicle, boundary layer suction control system, control system of injection to boundary layer, device for fixing position of shedding of flow from trailing edge of fuselage and its air cushion alighting gear
WO2008029095A1 (en) * 2006-09-06 2008-03-13 Bae System Plc Flow control actuators
RU2531432C2 (en) * 2012-12-04 2014-10-20 Александр Владимирович Амброжевич Development of vtol aircraft drive forces and aircraft to this end

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2568812A (en) * 1945-10-27 1951-09-25 United Aircraft Corp Aircraft control means
US3361386A (en) * 1965-08-09 1968-01-02 Gene W. Smith Vertical or short take-off and landing aircraft
RU2033945C1 (en) * 1992-05-22 1995-04-30 Научно-производственная кооперативная фирма "ЭКИП" Flying vehicle, boundary layer suction control system, control system of injection to boundary layer, device for fixing position of shedding of flow from trailing edge of fuselage and its air cushion alighting gear
WO2008029095A1 (en) * 2006-09-06 2008-03-13 Bae System Plc Flow control actuators
RU2531432C2 (en) * 2012-12-04 2014-10-20 Александр Владимирович Амброжевич Development of vtol aircraft drive forces and aircraft to this end

Also Published As

Publication number Publication date
RU2018115530A3 (en) 2019-10-28
RU2018115530A (en) 2019-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10766614B2 (en) Method and system for improving transition lift-fan performance
US11987352B2 (en) Fluid systems that include a co-flow jet
EP3363732B1 (en) Ejector and airfoil configurations
US7410122B2 (en) VTOL UAV with lift fans in joined wings
RU2440916C1 (en) Aircraft in integral aerodynamic configuration
US6464166B1 (en) Ducted fan vehicles particularly useful as VTOL aircraft
US2907536A (en) Annular wing flying machine and method of flying same
Páscoa et al. A review of thrust-vectoring in support of a V/STOL non-moving mechanical propulsion system
US20160101852A1 (en) Annular ducted lift fan VTOL aircraft
US2910254A (en) Boundary layer control apparatus relating to aircraft
US2918229A (en) Ducted aircraft with fore elevators
Petrov Aerodynamics of STOL airplanes with powered high-lift systems
US20180186449A1 (en) Annular lift fan vtol aircraft
RU2623370C1 (en) Vertical takeoff and landing aircraft implemented according to canard configuration
RU2711633C2 (en) Short take-off and landing aircraft with gas-dynamic control
RU2706760C1 (en) Aircraft
RU2711760C2 (en) Short take-off and landing aircraft with gas-dynamic control
RU2612036C1 (en) Aircraft module pulling lifting force
Zhandildinova et al. Ummanned aerial vehicle control with a wing circulation system
RU2574873C1 (en) Vertical take-off and landing aircraft
Roberts et al. Recent progress in V/STOL technology
RU2323113C2 (en) Aircraft with flat air cushion fuselage
WO2020145837A1 (en) Lifting surface
McCormick Department of Aerospace Engineering The Pennsylvania State University
McCormick On the status of V/STOL flight