Реферат: Технология улучшения взлетно-посадочных характеристик самолетов

- использование низконапорных эжекторов.

2. Использование воздушных винтов (вентиляторов):

- поворот винтов маршевых двигателей, поворот крыла с установленными на нем маршевыми двигателями;

- установка подъемных вентиляторов с газовым и механическим приводом.

Однако, приведенные выше наиболее эффективные способы сокращения взлетно-посадочной дистанции (создание дополнительной подъемной силы) и все способы вертикального взлета и посадки по причинам низкой весовой отдачи, компоновочных сложностей, высокого уровня шума, создаваемого на местности, высокой степени эрозии ВПП и др. не нашли широкого применения и используются, в основном, для некоторых самолетов военного назначения. Поэтому для создания СКВП и СВВП различных назначений необходимо изыскание принципиально новых способов создания подъемной силы, позволяющих обеспечить улучшение ВПХ без существенного снижения летно-технических характеристик.

Предлагаемая технология

Предлагаемая принципиально новая технология улучшения ВПХ, основанная на "вихревом" способе создания подъемной силы, хотя и требует отработки, позволяет сделать качественный рывок в улучшении взлетно-посадочных характеристик самолетов, не выходя за рамки существующих технологий, компоновочных и конструкторских решений, не требуя создания новых материалов и топлив.

"Вихревой" способ создания подъемной силы

Суть способа состоит в образовании над верхней поверхностью крыла слоя частиц газа, движущихся на расстоянии от последней, повороте слоя в направлении крыла путем понижения давления в области, ограниченной с одной стороны слоем, а с другой - крылом путем отбора газа из упомянутой области и образованием струи газа, втекающей в область. При этом ускоряют втекающую в упомянутую область струю по мере обтекания ею части верхней поверхности крыла. Способ защищен патентами: РФ № 2116224, приоритет от 08.04.94 г., регистрация 27.07.98 г.; РФ № 2144886, приоритет от 02.03.98 г., регистрация 27.01.00 г. (заявка РСТ/RU 99/00052).

На рис. 1...3 показан вариант конструкции крыла самолета, реализующей приведенный выше способ создания подъемной силы. Крыло оснащено поворотным модулем, расположенным вдоль размаха в передней части крыла, и элероном-закрылком (флапероном) с верхним щитком, расположенным вдоль размаха в задней части крыла. Поворотный модуль состоит из носового щитка, емкости для подачи воздуха и канала, сообщающего емкость с верхней поверхностью крыла.

Рис. 1.

На рис. 1 приведена конфигурации крыла в режиме полета на малых скоростях.

В емкость подают воздух, отобранный от компрессора маршевого двигателя и (или) от компрессора специальной силовой установки.

Эжектирующая струя "a", истекающая из канала вдоль носового щитка поворотного модуля, установленного под углом к верхней поверхности крыла, интенсивно смешивается с воздухом, находящемся в пространстве между носовым щитком и верхней поверхностью крыла, образуя эжектируемую струю "b" и плоскую струю "c".

При эжектировании струи "b" снижается полное давление воздуха в пространстве между струей "c" и верхней поверхностью крыла, что приводит к отклонению струи "c" в сторону верхней поверхности крыла, сопровождающемуся падением полного давления в ней. При этом одна часть струи "с" в виде струи "d" вдоль верхней поверхности крыла возвращается в зону выдува эжектирующих струй "a", а другая часть в виде струи "e" уносится потоком, обтекающим крыло. По мере движения струи "d" вдоль верхней поверхности крыла в зону выдува эжектирующих струй "а" скорость ее увеличивается, а статическое давление снижается.

Флаперон выполняет роль закрылка, увеличивая кривизну профиля крыла.

Увеличение подъемной силы "Y" обусловлено как увеличением кривизны и относительной толщины новообразованного профиля крыла, так и снижением статического давления в струе "d".

Рис. 2

На рис. 2 показана конфигурация крыла в режиме вертикального взлета и посадки.

Здесь в обеспечение максимальных углов выдува струи "с" область возвратного течения отделена от атмосферы верхним щитком флаперона, а подъемная сила "Y" образуется за счет разности статического давления в струе "d", действующего на верхнюю поверхность крыла, и полного атмосферного давления, действующего на нижнюю поверхность крыла.

Рис. 3

На рис. 3 показана конфигурация крыла в режиме маршевого полета - поворотный модуль в убранном положении, флаперон выполняет роль элерона, управляя потоком, обтекающим крыло.

Обоснование реализуемости

Для изучения процесса образования подъемной силы были проведены математическое моделирование и ряд экспериментальных продувок натурной модели крыла.

Математическое моделирование

В результате математического моделирования подтверждены основные элементы процесса создания подъемной силы на крыле, находящемся в потоке воздуха, а именно, поворот струи "с", падение полного давления в струе "с", образование струи "d", ускорение струи "d" и соответствующее снижение статического давления в ней.

Экспериментальное моделирование

Продувки модели крыла подтвердили техническую реализуемость режима вертикального взлета-посадки с использованием крыла, находящегося в неподвижной воздушной среде, а именно, поворот струи "с", сопровождающийся устойчивым вихревым движением воздуха над верхней поверхностью крыла, в том числе при углах истечения струи "с" близких к 900, наличие положительной результирующей подъемной силы "Y", растущей по мере увеличения угла истечения струи "с", реактивного импульса и относительной площади поверхности эжектирующей струи "а".

Достоинства

Проведенные на сегодняшний день исследования позволяют сделать вывод о следующих достоинствах предлагаемой технологии создания подъемной силы по сравнению с известными в применении к улучшению взлетно-посадочных характеристик самолетов:

- высокий КПД процесса образования подъемной силы (практически вся кинетическая энергия эжектирующих струй "a" расходуется на реализацию подъемной силы);