SE447724B - Anordning for styrning i girled av luftfarkoster - Google Patents

Description

447 724 moderna stridsflygplan med stora krav på manövrerbarhet före- ligger sedan länge ett stort behov av effektiva, kontrollerbara styrmedel även vid för flygning vid stora anfallsvinklar. Ändamålet med uppfinningen är sålunda att åstadkomma en enkel, funktionssäker anordning för styrning i girled av luftfarkoster med slank nos vid hög anfallsvinkel och hastigheter företrä- desvis upp till Mach 0,5. En sådan anordning kännetecknas enligt upp- finningen av att öppningar är anordnade i luftfarkostens nos- partis båda sidor, skilda av det nämnda symmetriplanet, vilka öppningar är så anordnade, med styrbart variabelt läge i nospar- tiets båda sidor, att åtminstone en öppning i den ena sidan, stående i flödesförbindelse med åtminstone en öppning i den and- ra sidan åstadkommer en sådan asymmetrisk avgång av kroppsnos- luftvirvlar från sidorna, att p.g.a. den så uppkomna tryck- skillnaden mellan sidorna, ett kontrollerbart girmoment erhål- les. I en utföringsform av uppfinningen är üppningarna anordnade med kontinuerligt styrbart variabelt läge. Detta kan åstadkom- mas, om exempelvis öppningarna är anordnade i en del av nospar- tiet, vilken är vridbar kring en axel, parallell med nospartiets längdsymmetriaxel. Enklast kommer detta till utförande, om nos- partiet i det aktuella området har ett cirkulärt tvärsnitt.

I detta fall anordnas öppningarna i en del av nospartiet, som är vridbar kring nospartiets längdsymmetriaxel. I och för sig behö- ver tvärsnittet inte vara cirkulärt för att en del av nospartiet skall vara vridbart, eller öppningarna flyttbara, men detta ger den enklaste konstruktionen.

I en alternativ utföringsform är öppningarna anordnade med steg- vis styrbart, variabelt läge, exempelvis genom att flera öpp- ningar är anordnade i vardera av nospartiets båda sidor, val- fritt förbindbara med varandra. Härvid kan öppningarna i nos- partiets ena sida vara förbundna med öppningarna i den andra sidan medelst kanaler, försedda med styrbara förslutningsorgan, såsom klaffar. Öppningarna kan i och för sig uppvisa olika for- mer, men cirkulära öppningar, eller öppningar i form av lång- 447 724 sträckte slitsar, med längdaxeln parallell med nospartiets längdaxel torde vara lämpliga. Det är lämpligt att förse öpp- ningarna med styrbara förslutningar, så att motståndet vid flyg- ning med höga hastigheter elimineras, genom att öppningarna vid sådan flygning hålles förslutna, i den mån anordningen enligt uppfinningen ej behöver tas i anspråk för aktiv styrning i gir- led.

Uppfinningen förklaras närmare med hänvisning till de bifogade figurerna. Figurernas innehåll framgår av nedanstående uppställ- ning: Fíg. 1 Sambandet mellan sidroderverkan Qusi och anfalls- vinkelcL Fig. 2 Sambandet mellan girmomentkoefficient och anfalls- koefficient - a verkan av sidorder - b verkan av en anordning enligt uppfinningen Fig. 3 En anordning enligt uppfinningen, sedd i tvärsnitt Fig. 4 En anordning enligt uppfinningen sedd från sidan fig. 5, 6 Anordningen enligt uppfinningen i funktion, sedd i tvärsnitt Fig. 7a, b En alternativ anordning enligt uppfinningen dels utan aktivt styrande verkan, och dels aktivt med styrande verkan Fig. B Anordningen i fig 7a, b sedd från sidan Fig. 9 Ytterligare en alternativ anordning enligt uppfin- ningen sedd i tvärsnitt Fig. 10 Anordningen i fig. 9, sedd från sidan Fig. 11 Sambandet mellan girmomentkoefficienten q“_och anfallsvinkelnci vid användning av en anordning enligt uppfinningen I figur 1 visas hur sidroderverkan för en luftfarkost, i detta fall ett flygplan med en fena 1, försedd med ett sidroder 2, varierar med tilltagande anfa1lsvinkel0¿ . I figuren är området 447 724 = 3šíflf markerat. Inom detta område uppträder okontrollera- de strömningsförhållanden kring en slank nos på luftfarkoster, vilka ger sig till känna genom osymmetrisk avlösning av luft- virvlar från nospartiets båda sidor, skilda av symmetriplanet.

I diagrammet har sidroderverkan angivits som Qflgæ , vilket de- finieras som derivatan av Q~L med avseende på §¿ , d.v.s. lut- ningen hos en kurva i ett diagram Cfit som funktion av SQ, , CÉL är girmomentkoefficienten, och definieras som “giromoment (mo- ment kring en axel, vinkelrät mot luftfarkostens längdsymmetri- axel, i dess symmetriplan) /dynamiskt tryck x vingyta x spänn- vidd". Det framgår av figuren, att roderverkan redan vid OL.= 4D° är mycket ringa, och över 6D, helt har upphört. I figur 2 åskådliggöres, med kurva a hur girmomentet Dfit, åstadkommet av ett sidroder avtar med tilltagandeófi och med kurva b vilket Du, som kan åstadkommas med en anordning enligt uppfinningen, för anfallsvinklar inom området 35'- c:a 7U°. Den anordning, vil- kens verkan visas i fíg. 2, visas i tvärsnitt i fig. 3 och från sidan i fig. 4. En luftfarkosts nosparti betecknas med 3, och dess symmetriplan med 4. I nospartiet'3 är två öppningar 5, 6 anordnade, symmetrískt i en del 7, vilken är vridbar i förhål- lande till resten av nospartiet, kring detsammas längdsymmetri- axel. Nospartiets tvärsnitt är i denna del cirkulärt. Üppningarna 5 och 6 är förenade av en kanal 8, som medger ett luftflöde. Den aktuella vindvektorn betecknas med 9. I figur 3 intar anordningen enligt uppfinningen neutralläge, vilket inne- bär, att den inte utövar någon aktivt styrande verkan, utöver att den verkar utjämnande på eventuellt förekommande, stokas- tiskt uppträdande asymmetriska strömningsförhållanden, som upp- träder inom området!¿.= 2Öí80., mest utpräglat 3§:7D°, som mar- kerats i fig. 1. Om emellertid anordningen vrides som i figur 5, åstadkommas aktivt ett asymmetriskt strömningsförhâllande kring nospartiet 3, så att genom asymmetrin i luftvirvlarnas 10 och 11 avlösning från nospartiet 3, en sidkraft 12 uppkom- mer, vilken ger ett styrande girmoment. I figur 6 visas, hur 447 724 en motsvarande högervridning av anordningen enligt uppfinningen ger motsvarande asymmetriska luftvirvlar 13, 14 och en därav uppkommande sidkraft 15, med motsatt riktning jämfört med sid- kraften 12. I figur 11 visas i övre halvan av diagrammet det girmoment som den nämnda vänstervridningen av anordningen ger, som funktion av anfallsvinkeh1O( och i undre halvan av dia- grammet motsvarande verkan av en högervridning av anordningen.

Den i Figur 3 och 4 visande anordningen är kontinuerligt vrid- bar, vilket innebär, att ett önskat gírmoment för en viss an- fallsvinkel kan erhållas genom en motsvarande vridning av anord- ningen kring dess längdaxel.

I figurerna 7a, b och 8 visas en alternativ utformning av en anordning enligt upfinningen, nämligen för stegvis styrbar va- riation av öppningarnas läge. Den visade anordningen uppvisar två öppningar 16, 18 i nospartiets ena sida och två öppningar 17, 19 i dess andra sida. Üppningarna 16 och 17 står i förbin- delse med varandra genom en rak kanal 20, vilken är anordnad vinkelrät mot nospartíets längdsymmetriaxel. Från öppningen 16 leder en kanal 21 in mot nospartiets centrum, och ansluter sig till kanalen 20. I anslutningsstället är ett styrbart klafforgan 22 inrättat. På motsvarande sätt leder en kanal 23 till ett anslutningsställe i kanalen 20, med ett styrbart klafforgan 24 inrättat i anslutningsstället. Som framgår av figuren kan nu klafforganen 22, 23 valfritt ställas så att förbindelse erhål- les mellan öppningarna 16, 17 (neutralläge), 18, 17 (vänster- vridning) eller 16, 19 (högervridning). Genom dessa inställ- ningar av anordningen åstadkommas sådan asymmetri i avlösning av luftvirvlar från nospartiet, att styrande girmoment ät väns- ter eller höger erhålles.

I figur 9 och 10 visas ytterligare en utformning av en anordning enligt uppfinningen för stegvis styrbar variation av öppningar- nas läge. I nospartiets ena sida är tre öppningar 25, 27, 29 in- rättade, och i den andra sidan tre öppningar 26, 28, 30. Üpp- ningarna är parvis förbundna av raka kanaler 31, 32 och 33, så 447 724 att öppningarna 25, 26 förenas av kanalen 31, öppningarna 27, 28 av kanalen 32 öppningarna 29, 30 av kanalen 33.

I kanalerna är styrbara avstängníngsklaffar anordnade, av vilka endast avstängningsklaffen 34 i kanalen 33 visas. Genom styrning av avstängningsklaffarna åstadkommas den önskade asymmetrin i avlösningen av luftvirvlarna, varigenom de önskade, styrande gir- momentet erhålles.

Claims (8)

447 724 Patentkrav

1. Anordning vid luftfarkost, företrädesvis för överljudshas- tighet, innefattande en central långsträckt kropp med nos, var- vid förhållandet mellan nosens längdutsträckning och dess tvär- utsträckning är större än 1,5 och luftfarkosten är väsentligen symmetrisk kring ett symmetriplan, för styrning i girled, d.v.s. kring en axel, vinkelrätt mot kroppens längdsymmetriaxel, i det nämnda symmetriplanet, vid hög anfallsvinkel OÅ d.v.s. vinkel mellan kroppens längdsymmetríaxel och den aktuella vindvektorn vid hastigheter företrädesvis upp till Mach 0,5 k ä n n e - t e c k n a d av att öppningar är anordnadei kroppens nospar- tis båda sidor, skilda av symmetriplanet, vilka öppningar är så anordnade, med styrbart variabelt läge på nospartiets båda sidor, att åtminstone en öppning i den ena sidan, stående i flödesförbíndelse med åtminstone en öppning i den andra sidan åstadkommer en sådan asymmetrisk avgång av kroppsnosluftvirv- lar från sidorna, att p.g.a. den så uppkomna tryckskillnaden mellan sidorna, ett kontrollerbart girmoment erhålles.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att Öppningarna är anordnade med kontinuerligt styrbart varia- belt läge.

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att öppningar är anordnade i en del av nospartiet, vilken är vridbar kring en axel, parallell med nospartiets längd- symmetriaxel.

4. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att öppningarna är anordnade med stegvis styrbart variabelt läge.

5. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att flera öppningar är anordnade i vardera av nospartiets båda sidor, valfritt förbindbara med varandra. 447 724

6. Anordning enligt krav 4 eller S, k ä n n e t e c k n a d av att öppningarna i nospartíets ena sida är förbunden med öpp- ningarna i den andra sidan medelst kanaler, försedda med styrbara Förslutningsorgan.

7. Anordning enligt något av av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d av att öppningarna är cirkulära.

8. Anordning enligt något av Föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d av att öppningarna är försedda med styrbara förslutningar.