UA155906U - Кінематично активний вихрогенератор з лінійним актуатором - Google Patents

Abstract

Кінематично активний вихрогенератор з лінійним актуатором містить нерухомий корпус, аеродинамічну панель, що висувається поперечно до потоку і генерує вихори, та розташований всередині крила актуатор з приводом. Введено кінематичну схему з лінійним актуатором, в якому привод у вигляді нітинолової пружини виконаний із смарт-матеріалу з пам'яттю форми, всередину пружини введений нагрівач. При цьому пружина спрацьовує при нагріванні більше 40 градусів Цельсія, а аеродинамічна панель, що висувається поперечно до потоку, має плавниковоподібну форму.

Description

Корисна модель належить до конструкцій літальних апаратів, зокрема, до деталей крила літаків і може бути використана для покращення аеродинамічних характеристик як крила безпосередньо, так і літального апарата в цілому.

В конструкції сучасних літальних апаратів досить поширеним є використання фіксовано закріплених генераторів вихорів на обшивці крила, які використовуються для більшої стабільності під час польоту літака на близьких до критичних кутів атаки. Однак таке рішення має суттєвий недолік, пов'язаний зі зростанням на 0,5-2 95 лобового опору під час крейсерського польоту.

З іншого боку, для зниження витрати пального в сучасному літакобудуванні все частіше використовують композитні матеріали з метою полегшення самого літака і збільшення кількості корисного навантаження, а також досліджують властивості легких сплавів, зокрема починають використовувати смарт-матеріали для виготовлення деталей та механізмів літака.

Генератор вихорів є мініатюрним крильцем, що створює підіймальну силу, перпендикулярну своїй поверхні. Це призводить до генерації вихорів, які поширюються далі потоком повітря. Такі вихори мають подвійний вплив на навколишній потік: - по-перше, вони взаємодіють з прикордонним шаром, що обтікає поверхню за генератором вихорів. Вихор змішує прикордонний шар із зовнішнім потоком, який має більшу енергію. Таким чином, зменшується товщина та підвищується енергія прикордонного шару, що дозволяє затримати, контролювати, а іноді і запобігати зриву прикордонного шару з поверхні. З цією метою генератори вихорів встановлюють на верхній поверхні крила; - по-друге, вихор може змінювати напрямок навколишнього повітряного потоку, діючи як дефлектор потоку. Це дозволяє затримати шкідливу інтерференцію частин літака за крилом або запобігти їй. Також генератори вихорів використовуються для збільшення припустимої швидкості літака, затягують початок аеродинамічної тряски, зменшують вібрації конструкції, викликані відділенням прикордонного шару, та покращують керованість. На літаках концерну

Боїнг вони сприяють поліпшенню поздовжньої стійкості на великих числах Маха і зменшують швидкість звалювання посадкової конфігурації. Призначення пристроїв - покращити льотні якості літака.

Найближчим аналогом корисної моделі є об'єкт за патентом США на винахід

Зо "Автоматизовані складні гратки для крил літаків" ("Расепі Тог Ашотаїей аеріоуаріє Тепсев5 ог аігсгай м/іпд5", Раїепі Мо 11,059,564). Генератор вихорів за зазначеним патентом складається з аеродинамічної панелі, що висувається з крила під кутом вгору, поперечно до потоку, привідного лінійного актуатора та фіксатора, який утримує аеродинамічну панель. Актуатор, розташований всередині крила, працює за принципом сервоприводу, та складається з електромотору, та шестерней, які потребують регулярного змащування. Суттєвими недоліками цього генератора є незручність в обслуговуванні та низька надійність через велику кількість рухомих елементів.

В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення пристрою для покращення аеродинамічних характеристик крила під час польоту на низьких швидкостях при близьких до критичного кутах атаки, та підвищення енергоефективності на високих швидкостях, а також підвищення надійності роботи активного вихрогенератора.

Поставлена задача вирішується тим, що кінематично активний вихрогенератор з лінійним актуатором, що містить нерухомий корпус, аеродинамічна панель, що висувається поперечно до потоку і генерує вихори, та розташованого всередині крила актуатору, згідно з корисною моделлю, введено кінематичну схему з лінійним актуатором, в якому привод виконаний зі смарт-матеріалу з пам'яттю форми, а саме, має вигляд нітинолової пружини, всередину якої введений нагрівач і яка спрацьовує при нагріванні більше 40 градусів Цельсія, а аеродинамічна панель, що висувається поперечно до потоку, має плавниковоподібну форму.

Заміна актуатора з електромотором та фіксатором, як у найближчому аналогу, на кінематичну схему з лінійним актуатором зі смарт-матеріалу дозволяє підвищити надійність роботи вихрогенератора.

Суть корисної моделі пояснюють графічні матеріали, де зображені: - на фіг. 1 - схема кінематично активного вихрогенератора; - на фіг. 2 - кінематично активний вихрогенератор у закритому положенні, коли пружина охолоджена і генератор опущений; - на фіг. З - крило літака у поперечному перетині з кінематично активним вихрогенератором у відкритому положенні.

На фіг. 1 представлений механізм активного вихрогенератора. Він складається з нерухомого корпусу 1, нітинолової пружини з пам'яттю форми 2, всередині якої розміщено керамічний бо нагрівальний елемент 3, рухомої частини корпуса 4, та генератора вихорів плавниковоподібної форми 5. Вихрогенератор може бути розміщений всередині крила, і бути закріпленим до нервюри 6, або ж до конструктивних опор на частинах обшивки крила.

На фіг. 2 представлений кінематично активний вихрогенератор у закритому положенні. Під час крейсерського польоту температура навколишнього середовища набагато нижча нуля градусів за Цельсієм, тому генератор вихорів перебуває у закритому положенні з досить сильною самофіксацією у зв'язку зі значним охолодженням пружини.

На фіг. З представлено крило літака у поперечному перетині з кінематично активним вихрогенератором у відкритому положенні закріпленим на нервюрі.

Під час знаходження літака на стоянці, та безпосередньо перед польотом температура обшивки може змінюватись в залежності від сонячної активності та температури повітря. У країнах з помірним, субарктичним, та полярним кліматом перед польотом для приведення вихрогенератора в робочій стан потрібно витрачати додаткову енергію, та нагрівати нітинолову пружину, при субтропічному, та більш теплому кліматі генератор може змінювати свій стан з закритого у відкрите положення самостійно і споживатиме мінімум енергії при експлуатації.

Генератор працює наступним чином. Перед зльотом літака, за необхідності, нітинолову пружину у актуаторі розігрівають за допомогою керамічного нагрівача до температури вище 40 градусів за Цельсієм. Пружина зі смарт-матеріалу приймає форму, що закладена у його пам'яті в процесі загартування, і актуатор виштовхує генератор назовні. Генератор потрапляє до потоку повітря, створює навколо себе керований вихор, який покращує обтікання крила на великих кутах атаки, коли підвищується ризик зриву потоку.

Подібні пристрої розмішують і на інших частинах обшивки літака і використовують на більшості сучасних комерційних літаків. Вони можуть бути встановлені як на верхній поверхні передньої кромки крила, так і на задній кромці перед керуючими поверхнями, на нижній поверхні стабілізатора, мотогондолах, носовій та задній частині фюзеляжу.

Кінематично активний вихрогенератор дозволяє суттєво покращити аеродинамічні характеристики літальних апаратів, внаслідок чого збільшується практичний запас до звалювання і знижується вимога до мінімальної швидкості польоту, що є особливо важливим під час посадки літака. Механізм призначений для застосування в авіації.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Кінематично активний вихрогенератор з лінійним актуатором, що містить нерухомий корпус, аеродинамічну панель, що висувається поперечно до потоку і генерує вихори, та розташований всередині крила актуатор з приводом, який відрізняється тим, що введено кінематичну схему з лінійним актуатором, в якому привод у вигляді нітинолової пружини виконаний зі смарт- матеріалу з пам'яттю форми, всередину пружини введений нагрівач і вона спрацьовує при нагріванні більше 40 градусів Цельсія, а аеродинамічна панель, що висувається поперечно до потоку, має плавниковоподібну форму. ше ях х « ШІ ше че нщ х и Кк

   Фіг. 1