SE447567B - Anordning for girmomentkontroll vid luftfarkoster - Google Patents

Description

447 567 Olika medel är kända för att eliminera denna nackdel. Så har det föreslagits, att luftfarkostens nos förses med symmetriskt anordna- de ledskenor, s.k. "strakes", med uppgift att fördela förekommande kroppsnosluftvirvlar symmetriskt, så att girmomentet elimineras.

Sådana ledskenor medför en betydande motståndshöjning redan vid måttliga anfallsvinklar vid höga hastigheter. Ett annat känt medel att undanröja ovannämnda nackdel innefattar anordningar för blås- ning av tryckluft eller krutgas i en riktning tvärs luftfarkostens symmetriplan, varvid girmomentet motverkas. Sådana anordningar är tunga och utrymmeskrävande. En komplikation i sammanhanget är, att eventuellt förekommande radarutrustning i luftfarkostens främre del störs av föremål i nospartiet. Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en enkel, funktions- säker anordning för girmomentkontroll vid luftfarkoster med slankt nosparti vid höga anfallsvinklar och hastigheter företrädesvis upp till Mach U,S.Anordningen skall vara sådan, att den ej medför ökat motstånd vid ' höga hastigheter.

En sådan anordning kännetecknas enligt uppfinningen av att öpp- ningar är anordnade i luftfarkostens nosparties båda sidor, skilda av luftfarkostens symmetriplan, vilka öppningar är så inbördes förenade, att en av de nämnda osymmetriska noskroppsluftvirvlarna åstadkommen tryckskillnad mellan de båda sidorna utjämnas.

Anordningen kan utformas på olika sätt. Det är lämpligt att anordna öppningarna, sedda i en riktning vinkelrät mot längdsymmetriaxeln, i symmetriplanet, parvis med sina tyngdpunkter väsentligen på en linje, vinkelrät mot längdsymmetriaxeln. Det är även lämpligt att anordna öppningarna, sedda i en riktning vinkelrät mot symmetripla- net, parvis med sina tyngdpunkter på lika avstånd från längdsym- metriaxeln, företrädesvis i närheten av denna, eller något nedanför densamma. I en lämplig utföringsform befinner sig öppningarnas u tyngdpunkter på ett avstånd från nosens spets, som väsentligen mot- svarar avståndet mellan öppningarna. Üppningarna skall befinna sig i främre delen av nospartiet, tyngdpunkterna inom avståndet från '_ 'i 447 567 nospartiets spets lika med 0,02-0,2 gånger nospartiets längd, lämp- ligen c:a 0,05 gånger densamma. Üppningarna kan ha olika form, men är lämpligen cirkulära, med en diameter av storleksordningen 0,01 gånger nospartiets längd. Üppningarna kan även ha formen av lång- sträckta slitsar, lämpligen med längdaxlarna väsentligen parallel- la med luftfarkostens längdsymmetriaxel.

Eftersom man strävar efter minsta möjliga motstånd vid höga hastig- heter, bör öppningarna förses med styrbara förslutningar, vilka täcker öppningarna vid normal flygning i höga hastigheter. För- slutningarna är så anordnade att de vid behov kan avlägsnas, lämp- ligen inåt, så att de ej skapar extra luftmotstånd. I en speciellt utförningsform kan förslutningarna vara utformade som säkerhets- utrustning, anordnade att avlägsnas från luftfarkosten med tryck- gas, exempelvis från en initierbar krutladdning. I detta fall måste sålunda anordningen återställas efter verkställd flygning. Uppfin- ningen förklaras närmare med hänvisning till de bifogade figurerna.

Figurernas innehåll framgår av nedanstående uppställning: Fig. 1a En perspektivskiss av en luftfarkosts nosparti med symmetriska strömningsförhållanden Fig. 1b Ett tvärsnitt genom föremålet i fig. 1a, sett frami- från Fig. 2a Som fig. 1 a, men med osymmetriska strömningsför- hållanden Fig. 2b Som fig. 1 b, -"- Fig. 3 Sambandet mellan girmomentkoefficienten §M_ och anfallsvinkelnCk_ Fig. l: Sambandet mellan girmomentkoefficienten CM (vidÛl= 50° ) och snedanblåsningsvinkelg/X .

Fig. 5 Anordning enligt uppfinningen, längdsnitt, sedd uppi- från ' - Fig. 6 Anordning enligt uppfinningen, sedd från sidan_ Fig. 7 -"- g Poor Qhuatirä 447 567 Fig. 8 En luftfarkosts nosparti, försett med en anordning enligt uppfinningen, sett från sidan Fig. 9:10 Alternativa anordningar enligt uppfinningen, sedda från _ sidan Fig. 11 Anordning enligt uppfinningen med styrbara förslut- ningar, i längdsnitt, sedd uppifrån.

Fig. 12 Anordning enligt uppfinningen, men med förslutningar, inrättade att avlägsnas med gastryck, i längdsnitt, sedd uppifrån.

I figur 1a och b visas strömningsförhållandena vid en flygplansnos vid måttliga anfallsvinklar'ß¿ och en snedanblåsningsvinkel, d.v.s. vinkel mellan flygplansnosens symmetríplan och vindvektorn, = D.

En flygplansnos betecknas med 1, dess symmetriplan med 2, den rådande vindvektorn med 3. Symmetriska strömningsförhållanden rå- der, så att från flygplansnosens sidor 4, 5 skilda av symmetripla- net, avgående kroppsluftvirvlar 4 , 5 , är symmetriska, vilket innebär, att de av dem förorsakade tryckförhållandena inte åstad- kommer något girmoment. Om anfallsvinkeln Od ökar uppkommer efter- hand kring flygplansnosen asymmetriska strömningsförhållanden, vilket åskådliggöres i figur Za och b. Eftersom kroppsluftvirvlarna 4 ,lS , avlöses osymmetriskt från flygplansnosen, uppkommer genom de osymmetriskt fördelade trycken på sidorna 4, 5. en sidkraft 6, vilken ger upphov till ett girmoment.

I figur 3 visas sambandet mellan CM ochOL d.v.s. girmomentkoef- ficienten C¿~ vidléš = Û och anfallsvinkeln. Gírmomentkoefficien- ten C är ett dimensionslöst tal och definieras som "girmomentet/ dynamiskt tryck x vingyta x spännvidd". De visade kurvorna a, b, och c är uppmätta i vindtunnel på en slank flygplansmodell och är typiska för hastighetsområdet upp till Mach 0,5. Vid mätningarna har strömningsförhållandena vid flygplansnosen uppkommit stokas- tiskt, vilket innebär, att det ej är möjligt att förutsäga, om vänsterasymmetri, kurva a, högersymmetri, kurva b eller växlande vänster- och högersymmetri kurva C, skall uppkomma vid ökande GL" Av diagrammet framgår, att de asymmetriska strömníngsförhållandena börjar uppträda vid ÖL = c:a ZÉ. och ger upphov till ett betydande girmoment mellan 3S°och 7Ü>. Om flygplansnosen förses med en anord- 447 567 ning enligt uppfinningen, elimineras det av de asymmetriska ström- ningsförhållandena orsakade girmomentet, eftersom den tryckskill- nad mellan flygplansnosens sidor, som är den direkta orsaken till girmomentet, utjämnas. Detta åskâdliggöres i figur 3, kurva d, som visar mätning av samma slag som avser kurvorna a - c, men med flygplansnosen försedd med en anordning enligt uppfinningen. Som synes är girmomentet praktiskt taget helt eliminerat.

Anordningen enligt uppfinningen löser sålunda problemet med okont- rollerade girmoment vid höga anfallsvinklar vid symmetrisk anblås- ning, d.v.s./ÉÄ = Û. Den har emellertid visat sig ha ytterligare en värdefull funktion. Den medför nämligen en självstabilisering av en luftfarkost vid visssnedanblåsning, d.v.s. måttligt värde på . I figur 4 återges Cßßvid O( = Sö. som funktion av .

Kurvorna har uppmätts i en vindtunnel på samma sätt som avseslfi- gur 3. Kurva a visar ett okontrollerat gírmoment, som uppkommer på en flygplansnos utan någon anordning enligt uppfinningen. Kurva b däremot avser det gírmoment, som är typiskt för en flygplansnos, försedd med en anordning enligt uppfinningen. I diamgrammet betyder +q“_ girmomentkoefficienten för ett återförande girmoment och -Eht ett icke återförande gírmoment, Med ökande¿C§ upp till c:a Éa ökar C¿~ , vilket innebär, att flygplanet är självstabiliserade utan användning av aktivt styrorgan, såsom roder. Inom området /S: 5:1i, förekommer ett visst återförande gírmoment, vilket inne- bär, att flygplanet är trimbart med aktivt styrorgan. Kurvan c återger Cpk som funktion av/(Ä vid en flygplansnos, försedd med symmetriskt placerade, längdsgående ledskenor, s.k. "strakes".

Som framgår av kurvan har sådana ledskenor ingen som helst stabili- serande funktion vid snedanblåsning, utan de verkar instabilise- rade, vilket givetvis är en nackdel, utöver deras redan nämnda egenskap att utöva ett betydande motstånd vid höga hastigheter re- dan vid måttliga anfallsvinklar.

I figurerna 6-12 visas några utföringsformer anordningen enligt uppfinningen. I figur 6 och 7 visas en anordning med en öppning 7 anordnad i nospartiets 1 sida 4 och en öppning 8 i sidan 52 Upp- ningarna 7, 8 är försedda av en kanal 9, vilken i den visade ut- föringsformen är anordnad vinkelrät mot nospartiets längdsymmetri- 447 567 axel. Üppningarna 7, 8 befinner sig med sina tyngdpunkter något under de nämnda längdsymmetriaxeln. Kanalen 9 befinner sig ungefär på ett-avstånd från nospartiets 1 spets, vilket motsvarar kanalens 9 längd mellan öppningarna 7, 8. I figur 7 visas en anordning en- ligt uppfinningen, vilkens öppningar, av vilka endast den ena 11 är synlig, befinner sig på halva höjden, d.v.s. har sina tyngdpunk- ter i ett plan genom längdsymmetriaxeln, vinkelrätt mot symmetri- planet. I figur 8 visas en lämplig anordning enligt uppfinningen, med inplacering av öppningar, vilka endast en är synlig, 12, på ett avstånd från nospartiets 1 spets 10 lika med 1/20 av nospartiets 1 längd. En utföringsform med tre öppningar 13,_14, 15 på ena sidan och motsvarande symmetriskt placerade öppningar visas i fig. 9, och fig. 10 visar en öppning 16 i form av en avlång slits, sträckande sig i längdsymmetriaxelns riktning.

En utföringsform med öppningar 17, 18 försedda med styrbara för- slutningar 19, 20 visas i figur 11. En linjär motor 21 är anordnad att vid behov dra förslutningarna 19, 20 inåt i pilarnas 22, 23 riktning, så att förbindelse skapas mellan öppningarna 17, 18 genom en kanal 24. Då behovet av girmomentkontroll ej längre förelig- ger, kan öppningarna 17, 1B förslutas genom att den linjära motorn 21 bringas att åter föra förslutningarna 19, 20 mot pilarnas 22, 23 riktning till slutet läge, varigenom öppningarnas 17, 18 motstånds- höjande verkan, särskilt vid höga hastigheter, undanröja.

En utföringsform, som har karaktären av säkerhetsutrustning visas i figur 12. Üppningar 25, 26 är här förslutna med förslutningar 27, 28 i ändarna på en kanal 29, som förbinder öppningarna 25, 26. Kanalen 29 är även förbunden med en tryckkälla 30, i vilken exempelvis befinner sig en initierbar krutladdning. Vid behov bringas denna att explodera, och det bildade trycket driver ut förslutningarna 27, 28 i pilarnas 31, 32 riktning, varigenom sålunda en tryckut- jämnande förbindelse skapas mellan nospartiets båda sidor, så att ett förekommande okontrollerat girmoment elimineras.

Claims (1)

1. 447 567 Patentkrav Anordning vid luftfarkost, företrädesvis för överljudshastig- het, innefattande en central långsträckt kropp med nos, varvid förhållandet mellan nosens längdutsträckning och dess tvär- utsträckning är större än1,5 och luftfarkosten är väsentli- gen symmetrisk kring ett symmetriplan, för girmomentkontroll, d.v.s. upphävande av eventuellt förekommande girmoment kring en axel vinkelrät mot kroppens längdsymmetriaxel, i det nämnda symmetriplanet, vilket girmoment är förorsakat av stokastiskt uppträdande, dsymmetríska kroppsnosluftvírvlar, vid hög an- fallsvinkel oL , d.v.s. vinkel mellan kroppens längdsymmetri- axel och det aktuella vindvektorn vid hastigheter företrädes- vis upp till Mach D,5 k ä n n e t e c k n a d av att öppningar är anordna- de i kroppens nospartis båda sidor, skilda av symmetriplanet, vilka öppningar är så inbördes förenade, att en av de osymmet- riska kroppsnosluftvirvlarna âstadkommen tryckskillnad mellan de båda sidorna utjämnas. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att öppningarna, seda i en riktning vinkelrät mot längdsymmetri- axeln, i symmetriplanet, parvis är anordnade med sina tyngd- punkter väsentligen på en linje, vinkelrät mot längdsymmetri- axeln. Anordning enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att öppningarna, sedda i en riktning vinkelrät mot symmetripla- net, parvis är anordnade med sina tyngdpunkter på olika av- stånd från längdsymmetriaxeln, företrädesvis i närheten av denna. Anordning enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d av att den nämnda linjen, vinkelrät mot längdsymmetriaxeln, be- finner sig på ett avstånd från nosens spets, väsentligen mot- svarande avståndet mellan ett par öppningar. Poon Qïlëliåï, 447 567 10. 11. Anordning enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d av att den nämnda linjen, vínkelrät mot längdsymmetriaxeln be- fiñher sig på ett avstånd från nosens spets motsvarande 0,02 - Û,2'av nosens längd. Anordning enligt något av 1 till 5, k ä n n e t e c k n a d av att öppningarna är cirkulära. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att öpp- ningarnas diameter är c:a 0,01 gånger nosens längd. Anordning enligt något av krav 1 till 5, k ä n n e t e c k - n a d av att öppningarna har formen av långsträckta slitsar. Anordning enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att slitsarnas längdaxel är väsentligen parallell med den nämnda längdsymmetriaxeln. Anordning enligt något av krav 1 till 9, kä n n e t e c k n a d av att öppningarna är försedda med styrbara förslutningar. Anordning enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att för- slutningarna är anordnade avlägsningsbara medelst gastryck, företrädesvis åstadkommet genom krutladdningsexplosion.