RU2753586C1 - Группа вихрегенераторов и способ установки вихрегенераторов - Google Patents
Группа вихрегенераторов и способ установки вихрегенераторов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2753586C1 RU2753586C1 RU2020139753A RU2020139753A RU2753586C1 RU 2753586 C1 RU2753586 C1 RU 2753586C1 RU 2020139753 A RU2020139753 A RU 2020139753A RU 2020139753 A RU2020139753 A RU 2020139753A RU 2753586 C1 RU2753586 C1 RU 2753586C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vortex generators
- installing
- vortex
- leading edge
- aerodynamic surface
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C23/00—Influencing air flow over aircraft surfaces, not otherwise provided for
- B64C23/06—Influencing air flow over aircraft surfaces, not otherwise provided for by generating vortices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/10—Drag reduction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к средствам изменения аэродинамических характеристик аэродинамических поверхностей различного назначения, в частности крыльев и элементов хвостового оперения летательных аппаратов, лопастей ветровых турбин и мачт яхт. В группе вихрегенераторов каждый выполнен в виде пластины серповидной формы, изготовленной из слоистого композиционного материала и образованной рабочей и базовой кромками. Форма базовой кромки соответствует профилю аэродинамической поверхности вблизи передней кромки с учетом угла установки вихрегенератора, а угол между касательным к базовой кромке, взятым в ее крайних точках, равен от 60 до 120 градусов. Способ установки вихрегенераторов заключается в раскрое и наложении на обшивку носка на уровне передней кромки, по меньшей мере, одной усилительной полосы из тканого материала толщиной от 0,03 до 0,2 мм, предварительно пропитанного эпоксидной смолой, нанесении эпоксидной смолы на вогнутые кромки вихрегенераторов и установке вихрегенераторов на усилительную полосу до отверждения эпоксидной смолы. Техническим результатом является обеспечение возможности установки вихрегенераторов непосредственно на передней кромке аэродинамической поверхности при отсутствии на обшивке носка каких-либо выступающих элементов, кроме собственно гребней вихрегенераторов, при этом обеспечивается как высокая эксплуатационная прочность установки вихрегенераторов, так и высокая прочность, долговечность и герметичность внутреннего объема аэродинамической поверхности. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Настоящая группа изобретений относится к области аэродинамики, а именно вихрегенераторов (пластинчатых турбулизаторов), применяемых для изменения аэродинамических характеристик аэродинамических поверхностей различного назначения, в частности крыльев и элементов хвостового оперения летательных аппаратов, лопастей ветровых турбин и мачт яхт. Изобретения относятся к рубрике В64С 23/06 МКИ.
Из уровня техники известна группа вихрегенераторов, выполненных в виде Т-образных конструктивных элементов, каждый из которых включает в себя гребень, расположенный на основании, при этом гребень выполнен с внешним профилем, имеющим вид кривой переменного радиуса, а основание выполнено с возможностью прилегания к аэродинамической поверхности. Фотография данной группы вихрегенераторов размещена в сети Интернет по адресу: https://preview.redd.it/icq4xojcqbc31jpq?width=960&crop=smart&auto=webp&s=32fd6eb7ba43a563bdd6 7483da862aa894e946ea.
Достоинством данной группы вихрегенераторов является аэродинамическая эффективность и максимальная простота монтажа, а недостатком – относительная неприспособленность для установки непосредственно на передней кромке аэродинамической поверхности, поскольку, как показала практика, выступание оснований вихрегенераторов за габарит аэродинамического профиля, не оказывающее существенного влияния при установке вихрегенераторов на одной из сторон аэродинамической поверхности вблизи передней кромки, в случае установки вихрегенераторов непосредственно на передней кромке приводит к существенному искажению обтекания носка и увеличению коэффициента лобового сопротивления Сх на малых углах атаки. Из уровня техники известна также группа вихрегенераторов, которая по своему техническому решению наиболее близка к предложенной группе вихрегенераторов. Описание данной группы вихрегенераторов приводится в сети Интернет по адресу: https://www.researchqate.net/fiqure/Sketch-of-the-OA209-Airfoil-nose-showinq-Vortex-Generators-extruded-from-the-leadinq-edqe_fiq1_225021831.
Данная группа вихрегенераторов выполнена в виде набора пластин, при этом каждая из пластин выполнена с возможностью установки на передней кромке аэродинамической поверхности и содержит рабочую кромку серповидной формы, огибающую переднюю кромку аэродинамической поверхности.
Достоинством данного технического решения является отсутствие на передней кромке дополнительных выступающих элементов, а недостатком – необходимость выполнения пазов для вихрегенераторов в обшивке носка аэродинамической поверхности, что может быть нецелесообразно по условиям прочности, долговечности и герметичности.
Из уровня техники известен способ установки вихрегенераторов, заключающийся в их попарном расположении под углом от 25 до 45 градусов друг к другу с возможностью генерации вихревых жгутов встречного вращения и приклеивании к аэродинамической поверхности при помощи адгезивного состава, который по своему техническому решению также наиболее близок к предложенному способу, при этом фотография вихрегенераторов в процессе установки размещена в сети Интернет по адресу: https://www.vortex-qenerators.com/imaqes/montaz6.jpq.
Недостатком данного способа является зависимость прочности крепления вихрегенераторов от площади поверхности прилегания, что не позволяет использовать данный способ для установки вихрегенераторов, выполненных в виде плоских пластин, что желательно при установке вихрегенераторов непосредственно на передней кромке.
Таким образом, при разработке предложенной группы изобретений была поставлена основная задача обеспечения возможности установки группы вихрегенераторов непосредственно на передней кромке аэродинамической поверхности при отсутствии на обшивке носка каких-либо дополнительных выступающих элементов, кроме собственно гребней вихрегенераторов, а также при отсутствии необходимости выполнения в обшивке носка каких-либо пазов или иных вырезов, способных отрицательно повлиять на прочность, долговечность и герметичность внутреннего объема аэродинамической поверхности.
Дополнительной задачей было обеспечение простоты и технологичности процесса установки вихрегенераторов.
Дополнительной задачей было обеспечение высокой эксплуатационной прочности установки вихрегенераторов.
Цель изобретения – улучшение аэродинамических характеристик аэродинамических поверхностей различного назначения.
Для достижения поставленной цели в известную группу вихрегенераторов, выполненную в виде набора пластин, при этом каждая из пластин выполнена с возможностью установки на передней кромке аэродинамической поверхности и содержит рабочую кромку серповидной формы, огибающую переднюю кромку аэродинамической поверхности, были включены следующие конструктивные изменения: каждый из вихрегенераторов выполнен в виде пластины серповидной формы, изготовленной из слоистого композиционного материала и образованной рабочей и базовой кромками, при этом форма базовой кромки соответствует профилю аэродинамической поверхности вблизи передней кромки с учетом угла установки вихрегенератора, а угол между касательным к базовой кромке, взятым в ее крайних точках, равен от 60 до 120 градусов.
Кроме того, для достижения поставленной цели в известный способ установки вихрегенераторов, заключающийся в их попарном расположении под углом от 25 до 45 градусов друг к другу с возможностью генерации вихревых жгутов встречного вращения и приклеивании к аэродинамической поверхности при помощи адгезивного состава, были внесены следующие изменения: способ заключается в раскрое и наложении на обшивку носка на уровне передней кромки, по меньшей мере, одной усилительной полосы из тканого материала толщиной от 0,03 до 0,2 мм, предварительно пропитанного эпоксидной смолой, нанесении эпоксидной смолы на вогнутые кромки вихрегенераторов и установке вихрегенераторов на, по меньшей мере, одну усилительную полосу до отверждения эпоксидной смолы, использованной для предварительной пропитки усилительной полосы.
Кроме того, усилительная полоса накладывается на переднюю кромку вдоль размаха аэродинамической поверхности с возможностью установки на ней двух и более вихрегенераторов.
Кроме того, усилительная полоса накладывается на переднюю кромку вдоль гребня вихрегенератора с возможностью установки одного вихрегенератора.
Кроме того, раскрой усилительной полосы производится из препрега, включающего в себя два слоя полимерной пленки, между которыми расположен один слой предварительно пропитанной стеклоткани.
Благодаря введенным конструктивным изменениям улучшается обтекаемость передней кромки аэродинамической поверхности при одновременном обеспечении высокой прочности и долговечности самой аэродинамической поверхности.
Настоящая группа изобретений иллюстрируется чертежами, на которых обозначено:
на Фиг. 1 – общий вид аэродинамической поверхности с вихрегенераторами, установленными по п. 2 формулы;
на Фиг. 2 – усилительная полоса, выкроенная из препрега по п. 5 формулы;
на Фиг. 3 – взрыв-схема процесса установки вихрегенераторов по п. 3 формулы;
на Фиг. 4 – установка вихрегенераторов на отдельные усилительные полосы по п. 4 формулы;
на Фиг. 5 – схема распределения напряжения сдвига в усилительной полосе при приложении к вихрегенератору изгибающей нагрузки;
на Фиг. 6 – общий вид вихрегенератора по п. 1 формулы.
Вихрегенераторы (1), согласно изобретению, предназначены для установки на обшивке носка (2) и выполнены в виде серповидных пластин из слоистого композиционного материала, образованных рабочей кромкой (3) и базовой кромкой (4).
Установка группы вихрегенераторов на аэродинамической поверхности включает в себя следующие этапы.
1. Расположение аэродинамической поверхности передней кромкой вверх.
2. Подготовка поверхности обшивки носка (2), включающая в себя, например, матирование и грунтование.
3. Разметка предполагаемых мест установки вихрегенераторов (1) на обшивке носка (2).
4. Вырезание, по меньшей мере, одной детали необходимой формы из препрега (5), включающего в себя усилительную полосу (6), при этом готовая полоса из препрега изображена на Фиг. 2.
5. Разделение препрега и укладка усилительной полосы (6) на обшивке носка (2) с удалением воздушных пузырей.
6. Нанесение эпоксидной смолы на базовые кромки (4) вихрегенераторов (1).
7. Установка вихрегенераторов (1) на усилительную полосу (6) в соответствии с разметкой до отверждения смолы, использованной для пропитки препрега (5). При этом фиксация вихрегенераторов (1) на своих местах обеспечивается за счет силы тяжести и сил поверхностного натяжения эпоксидной смолы. Взрыв-схема данного процесса изображена на Фиг. 3.
8. Шлифование обшивки носка (2) в зоне установки усилительной полосы (6) до исчезновения на ней любых неровностей, за исключением гребней (2). Конечный результат процесса установки изображен на Фиг. 1.
Кроме того, в соответствии с п. 4 формулы, возможна также установка вихрегенераторов (1) на отдельные усилительные полосы (6), что изображено на Фиг. 4.
Прочность вихрегенераторов (1) с обшивкой носка (2) обеспечивается за счет сочетания значительной вогнутости базовой кромки (3) вихрегенератора (1), что показано на Фиг. 6 с прочной склейкой базовой кромки (3) с усилительной полосой (6), достигаемой за счет применения технологии «мокрой» склейки. Например, при приложении к средней части внешней кромки (4) вихрегенератора (1) боковой силы F приложенная нагрузка за счет изогнутого пятна контакта вихрегенератора (1) с усилительной полосой (6) превращается в напряжение сдвига (7), в свою очередь, распределяемое усилительной полосой (6) на значительную площадь обшивки носка (2), что существенно снижает требования к уровню адгезии усилительной полосы (6) к обшивке носка (2). Данный эффект показан на Фиг. 5.
Чистота поверхности обшивки носка (2) вблизи передней кромки достигается за счет малой толщины усилительной полосы (6), что исключает формирование значимых с точки зрения динамики пограничного слоя перепадов высоты аэродинамического профиля.
Технологичность предложенного технического решения достигается как за счет предельной простоты изготовления вихрегенераторов, так и за счет простоты основных этапов процесса установки вихрегенераторов.
Claims (5)
1. Группа вихрегенераторов выполнена в виде набора пластин, при этом каждая из пластин выполнена с возможностью установки на передней кромке аэродинамической поверхности и содержит рабочую кромку серповидной формы, огибающую переднюю кромку аэродинамической поверхности, отличающаяся тем, что каждый из вихрегенераторов выполнен в виде пластины серповидной формы, изготовленной из слоистого композиционного материала и образованной рабочей и базовой кромками, при этом форма базовой кромки соответствует профилю аэродинамической поверхности вблизи передней кромки с учетом угла установки вихрегенератора, а угол между касательным к базовой кромке, взятым в ее крайних точках, равен от 60 до 120 градусов.
2. Способ установки вихрегенераторов, заключающийся в их попарном расположении под углом от 25 до 45 градусов друг к другу с возможностью генерации вихревых жгутов встречного вращения и приклеивании к аэродинамической поверхности при помощи адгезивного состава, отличающийся тем, что заключается в раскрое и наложении на обшивку носка на уровне передней кромки, по меньшей мере, одной усилительной полосы из тканого материала толщиной от 0,03 до 0,2 мм, предварительно пропитанного эпоксидной смолой, нанесении эпоксидной смолы на вогнутые кромки вихрегенераторов и установке вихрегенераторов на, по меньшей мере, одну усилительную полосу до отверждения эпоксидной смолы, использованной для предварительной пропитки усилительной полосы.
3. Способ установки вихрегенераторов по п. 2, отличающийся тем, что усилительная полоса накладывается на переднюю кромку вдоль размаха аэродинамической поверхности с возможностью установки на ней двух и более вихрегенераторов.
4. Способ установки вихрегенераторов по п. 2, отличающийся тем, что усилительная полоса накладывается на переднюю кромку вдоль гребня вихрегенератора с возможностью установки одного вихрегенератора.
5. Способ установки вихрегенераторов по п. 2, отличающийся тем, что раскрой усилительной полосы производится из препрега, включающего в себя два слоя полимерной пленки, между которыми расположен один слой предварительно пропитанной стеклоткани.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020139753A RU2753586C1 (ru) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | Группа вихрегенераторов и способ установки вихрегенераторов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020139753A RU2753586C1 (ru) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | Группа вихрегенераторов и способ установки вихрегенераторов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2753586C1 true RU2753586C1 (ru) | 2021-08-18 |
Family
ID=77349429
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020139753A RU2753586C1 (ru) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | Группа вихрегенераторов и способ установки вихрегенераторов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2753586C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2618543A (en) * | 2022-05-09 | 2023-11-15 | Bae Systems Plc | Control surface arrangement and method |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU907971C (ru) * | 1978-12-13 | 1995-06-19 | Трощилов Валерий Иванович | Поверхность трощилова-мясниковой обтекаемого тела |
RU2328620C1 (ru) * | 2006-10-19 | 2008-07-10 | Юрий Сергеевич Ильин | Лопасть роторного ветродвигателя и ветродвигатель |
US20090020652A1 (en) * | 2007-07-20 | 2009-01-22 | Cessna Aircraft Company | Wing leading edge having vortex generators |
RU2642203C2 (ru) * | 2013-01-25 | 2018-01-24 | Питер ИРЛЕНД | Способ и система аэро/гидродинамического регулирования потока ньютоновской текучей среды в радиальной турбомашине |
CN110606189A (zh) * | 2019-09-25 | 2019-12-24 | 哈尔滨工程大学 | 一种被动式条件启动涡发生器及其工作方法 |
-
2020
- 2020-12-02 RU RU2020139753A patent/RU2753586C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU907971C (ru) * | 1978-12-13 | 1995-06-19 | Трощилов Валерий Иванович | Поверхность трощилова-мясниковой обтекаемого тела |
RU2328620C1 (ru) * | 2006-10-19 | 2008-07-10 | Юрий Сергеевич Ильин | Лопасть роторного ветродвигателя и ветродвигатель |
US20090020652A1 (en) * | 2007-07-20 | 2009-01-22 | Cessna Aircraft Company | Wing leading edge having vortex generators |
RU2642203C2 (ru) * | 2013-01-25 | 2018-01-24 | Питер ИРЛЕНД | Способ и система аэро/гидродинамического регулирования потока ньютоновской текучей среды в радиальной турбомашине |
CN110606189A (zh) * | 2019-09-25 | 2019-12-24 | 哈尔滨工程大学 | 一种被动式条件启动涡发生器及其工作方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2618543A (en) * | 2022-05-09 | 2023-11-15 | Bae Systems Plc | Control surface arrangement and method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110131095B (zh) | 叶片翼梁帽的非平面轮廓剖面的拉挤纤维复合材料条带 | |
US11752709B2 (en) | Reinforcing structure for a wind turbine blade | |
CN109989877B (zh) | 风轮机叶片翼梁帽的波纹轮廓的拉挤纤维复合材料条带 | |
DK177928B1 (en) | Wind turbine blade with extended shell section | |
CA2884412C (en) | Composite fiber component and rotor blade | |
US20110211971A1 (en) | Rotor blade for a wind power plant, wind power plant and method for the production of a rotor blade | |
US20160341177A1 (en) | Wind turbine blade with sections that are joined together | |
CN112512784B (zh) | 风力涡轮机叶片翼梁结构及其制造方法 | |
US10662920B2 (en) | Trailing-edge girder with rectangular cross section | |
US20230182405A1 (en) | Pultruded bibre-reinforced strip for a reinforced structure, such as a spar cap | |
CN111433452A (zh) | 前边缘装置、制造和安装前边缘装置的方法以及风力涡轮机叶片 | |
RU2753586C1 (ru) | Группа вихрегенераторов и способ установки вихрегенераторов | |
US11577475B2 (en) | Wind turbine blade and a method of manufacturing the wind turbine blade | |
EP3623614A1 (en) | A shear web with a core for a wind turbine blade | |
US20210060878A1 (en) | Method and mould for manufacturing preforms for a wind turbine rotor blade | |
US11384647B2 (en) | Composite blade and method for molding composite blade | |
EP2948367B1 (en) | An aerial skin article with reinforced fastening holes | |
EP3946909B1 (en) | Manufacture of a reinforced shell part of a wind turbine blade | |
CN115038862A (zh) | 用于风力涡轮机叶片的前缘保护 | |
US20240301860A1 (en) | A wind turbine blade | |
US20240247636A1 (en) | Spar cap with tapering and serrated end section | |
CN114096400A (zh) | 主层压结构 | |
CN117581013A (zh) | 用于风轮机的叶片 | |
CN115038861A (zh) | 风力涡轮机叶片 | |
WO2012119778A1 (en) | Wind turbine blade construction |