EA014256B1

EA014256B1 - Фюзеляж и способ уменьшения его сопротивления

Info

Publication number: EA014256B1
Application number: EA201000309A
Authority: EA
Inventors: Геннадий Трофимович КРЕЩИШИН; Лариса Трофимовна КРЕЩИШИНА
Original assignee: Геннадий Трофимович КРЕЩИШИН; Лариса Трофимовна КРЕЩИШИНА
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2010-10-29
Also published as: WO2009035378A2; RU2007134266A; US20100200698A1; EA201000309A1; WO2009035378A3

Abstract

Изобретение относится к авиационной технике и применимо для улучшения аэродинамического качества вертолётов, самолётов, в том числе крупных аэробусов классической схемы и амфибий, экранолётов и судов на воздушной подушке, возможно, путём проведения их модернизации. Технической задачей является уменьшение сопротивления полёту, возможно, в результате модернизации самолёта, вертолёта, экранолёта, судна на воздушной подушке. Технический результат достигается уменьшением площади контакта внешней поверхности хвостовой части фюзеляжа со скоростным воздушным потоком, для чего упомянутую площадь контакта уменьшают путём увеличения площади отверстий в хвостовой части фюзеляжа; для увеличения подъёмной силы без увеличения сопротивления давления у аэродинамического канала дно выполняют выпуклым вверх, например выгнутым вверх по форме выпуклой стороны аэродинамического профиля. Верхнее отверстие в обшивке для аэродинамического канала может быть размещено под средней частью киля и выполнено разделённым вдоль килем направо и налево, например пополам. В результате предлагаемая модернизация обеспечит уменьшение полного сопротивления фюзеляжа и соответствующее уменьшение потребной тяги авиадвигателей.

Description

Изобретение относится к авиационной технике и применимо для улучшения аэродинамического качества вертолётов, самолётов, в том числе крупных аэробусов классической схемы и амфибий, экранолётов, аэроглиссеров и судов на воздушной подушке, возможно, путём проведения их модернизации.

Предшествующий уровень техники

Известен фюзеляж самолёта Крещишина с сужающейся хвостовой частью, внутри которой укреплён наклонный аэродинамический канал, а в поверхностной обшивке выполнены отверстия. Впереди окончания фюзеляжа верхнее отверстие совмещено плавными округлениями с верхней кромкой наклонного аэродинамического канала, который может быть расширяющимся. Нижняя кромка аэродинамического канала совмещена со вторым отверстием, выполненным в виде среза хвостовой части, у которой верх может быть выполнен в виде крыла. Герметичное днище отделяет хвостовую часть от пассажирской кабины фюзеляжа (см. заявку 2002102457 Г.Т.Крещишина и Л.Т.Крещишиной, по которой выдан патент РФ 2274584, В64С 1/26 от 31.01.2002, опубл. 20.04.2006 г.).

К уровню техники относится фюзеляж с плавно сужающейся к концу хвостовой частью, над которой укреплён киль с поворотным рулём направления полёта, под которым размещён аэродинамический наклонный канал, конец которого наклонён ниже верха остальной обшивки фюзеляжа (см. заявку 2005138065 Г.Т.Крещишина и Л.Т.Крещишиной, по которой выдан патент РФ 2384461 от 07.12.2005, опубл. в 2010 г.).

Фюзеляж транспортного самолёта выполнен в виде тела сигарообразной формы круглого поперечного сечения с удлинением от 6 до 12, с плавно убывающим диаметром поперечного сечения к концу фюзеляжа, что не исключает эффекта дефлектора и увеличивает турбулентность воздушного потока вокруг и вдоль хвостовой части по сравнению с цилиндрической частью фюзеляжа. Для предотвращения касания хвостовой части фюзеляжа поверхности взлётно-посадочной полосы при взлёте и посадке хвостовая часть фюзеляжа выполнена наклонно-приподнятой над строительной горизонталью (горизонтальной плоскостью вдоль продольной оси фюзеляжа), что увеличивает завихрения воздушного потока в нижней зоне хвостовой части.

Свободное пространство сужающейся наклонной части фюзеляжа слабо заполнено, так как неудобно для размещения груза и пассажиров (см. журнал Авиатранспортное обозрение, № 68, апрель 2006 г., с. 6, Внешний вид самолёта Боинг 737-300).

Увеличение цены авиатоплива делает традиционные самолёты классической схемы неконкурентными по сравнению с современными Боинг 777 и Айрбас А380.

Известен фюзеляж с цилиндрической грузопассажирской кабиной, отделённой герметичной переборкой от сужающейся к заднему концу фюзеляжа хвостовой части, на которой выполнены отверстия и наклонно-изогнутый аэродинамический канал. Верхнее отверстие в обшивке сформировано в виде воздухозаборника впереди киля хвостового оперения над фюзеляжем и соединено плавными округлениями с верхней передней кромкой аэродинамического канала. Наклон средней части аэродинамического канала обеспечен крутым зигзагообразным изгибом его, и прямолинейная горизонтальная часть продолжена до конца внутри фюзеляжа. Нижняя задняя кромка аэродинамического канала совмещена с отверстием в конце фюзеляжа, выполненным в виде среза хвостовой части. Аэродинамический канал использован в качестве воздуховода для размещённого в хвостовой части фюзеляжа авиадвигателя (см. Т.И. Лигум и др. Аэродинамика самолёта Ту 154Б. М.: Транспорт, 1985). Хвостовая часть фюзеляжа сложна и не обеспечивает уменьшения аэродинамического сопротивления и увеличения подъёмной силы хвостовой части фюзеляжа.

Раскрытие изобретения

Технической задачей является уменьшение сопротивления полёту, возможно, в результате модернизации самолёта, вертолёта, экранолёта, судна на воздушной подушке.

Технический результат достигается уменьшением площади контакта внешней поверхности хвостовой части фюзеляжа со скоростным воздушным потоком, для чего упомянутую площадь контакта уменьшают путём увеличения площади отверстий в хвостовой части фюзеляжа; для увеличения подъёмной силы без увеличения сопротивления давления у аэродинамического канала дно выполняют выпуклым вверх, например выгнутым вверх до формы выпуклой стороны аэродинамического профиля. Боковые поверхности аэродинамического канала могут прилегать к обшивке хвостовой части.

По бокам обшивки к прочному каркасу хвостовой части снаружи может быть прикреплён стабилизатор с рулём высоты. Верхнее отверстие в обшивке хвостовой части, совмещённое окружениями с верхней передней кромкой аэродинамического канала, может быть выполнено в пространстве вдоль средней части киля, например по обе стороны от опоры киля, задняя опора которого укреплена на поднятом вверх конце хвостовой части, который может быть выполнен в виде крыла, в частности с формой перевёрнутого несимметричного аэродинамического профиля. Верхнее отверстие в обшивке может быть ограничено расстоянием от герметичной переборки пассажирской кабины до задней опоры киля, а по ширине выполнено дугообразным по форме обшивки в пределах мест крепления к обшивке стабилизатора. Переднее верхнее отверстие в обшивке может быть выполнено большей площади, чем отверстие со сре

- 1 014256 зом конца фюзеляжа.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 изображена хвостовая часть фюзеляжа, вид сбоку.

На фиг. 2 изображена хвостовая часть фюзеляжа, вид сверху.

Вариант осуществления изобретения

В хвостовой части фюзеляжа выполнены отверстия и наклонный аэродинамический канал. Аэродинамическую форму хвостовой части 1 создаёт укреплённая на прочном каркасе обшивка 2, в верхней части которой выполнено отверстие 3, которое совмещено плавными округлениями с передней верхней кромкой наклонного аэродинамического канала 4, нижняя кромка которого совмещена с отверстием 5, которое выполнено в виде среза конца хвостовой части 1. Прочный каркас внутри хвостовой части 1 плотно прилегает к обшивке 2, образуя с ней одно пробное целое. К прочному каркасу по бокам обшивки 2 прикреплён стабилизатор 6 с рулём высоты 7, и наверху обшивки 2 к прочному каркасу прикреплён киль 8 с рулём 9 направления полёта. Верх 10 хвостовой части 1 может быть выполнен в виде крыла, в том числе с несимметричным аэродинамическим профилем, возможно перевёрнутым обращённой вниз кривизной, иначе называемой отрицательной кривизной профиля. У аэродинамического канала 4 дно 11 может быть с боков продольно выгнуто вверх вдоль аэродинамического канала 4 и, возможно, одновременно вдаль аэродинамического канала 4 искривлено по форме выпуклой стороны аэродинамического профиля. Отверстие 3 в обшивке 2 изогнуто по форме обшивки 2 и может быть выполнено овальным, разделённым направо и налево вдоль, например пополам, килем 8, а изгиб и ширина отверстия 3 могут быть ограничены верхней поверхностью 12 стабилизатора 6 и длина отверстия 3 может быть ограничена расстоянием от герметичной переборки 13 пассажирской кабины до крыла 14. Отверстие 3 может быть размещено под средней частью киля 8. Отверстие 3 может иметь большую площадью отверстия, чем отверстие 5 со срезом конца хвостовой части 1, а боковые поверхности аэродинамического канала 4 могут прилегать к обшивке 2 хвостовой части 1.

В предлагаемой модернизации выполняют увеличенные отверстия 3 и 5 в обшивке 2 и соединяют их изогнутым вверх аэродинамическим каналом 4 с учётом здесь написанного, в результате чего уменьшают площадь контакта внешней поверхности обшивки 2 со скоростным воздушным потоком и его пограничным слоем. Поток воздуха в аэродинамическом канале 4 движется со скоростью, намного меньшей, чем скорость воздушного потока в пограничном слое на внешней обшивке 2, соответственно сопротивление трения воздушного потока в аэродинамическом канале 4 во много раз меньше сопротивления трения в пограничном слое воздушного потока на внешней поверхности обшивки 2, и соответственно уменьшается в результате предлагаемой модернизации существующих фюзеляжей классической формы сопротивление трения хвостовой части 1 фюзеляжа, Плавно изогнутая в форме аэродинамического профиля и, возможно, выгнутая с боковых сторон вверх поверхность дна 11 аэродинамического канала 4 способствует уменьшению полного сопротивления воздушного потока в аэродинамическом канале 4 и увеличению подъёмной силы в аэродинамическом канале,

У самолёта классической формы сопротивление трения внешней обшивки самолёта может быть от 70 до 80% полного сопротивления самолёта, а на долю сопротивления давления приходится от 15 до 26% полного сопротивления самолёта, т. е. значительно меньшая часть полного сопротивления самолёта, которая при этом создаёт все 100% подъёмной силы крыла самолёта и преодолевает профильное сопротивление носовой и хвостовой частей самолёта. Так как профиль хвостовой части 1 самолёта классической формы имеет отрицательную кривизну, то давление воздуха под дном хвостовой части 1 и отверстием 5 меньше давления воздуха над верхом хвостовой части 1 и отверстием 3 и разность этих давлений прижимает в полёте хвостовую часть самолёта вниз. Поэтому чем больше отверстия 3 и 5, тем меньше сопротивление давления и потеря подъёмной силы самолёта в результате загнутой вверх хвостовой части 1 самолёта. В результате предлагаемая модернизация обеспечит уменьшение полного сопротивление самолёта и соответствующее уменьшение потребной тяги авиадвигателей.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Фюзеляж с наклонным аэродинамическим каналом и отверстиями, совмещёнными с наклонным аэродинамическим каналом, у которого заднее отверстие выполнено в виде среза конца фюзеляжа, отличающийся тем, что верхнее отверстие, совмещённое с передней кромкой аэродинамического канала, выполнено большей площади, чем заднее отверстие в виде среза конца фюзеляжа.
2. Фюзеляж с наклонным аэродинамическим каналом и отверстиями, совмещёнными с кромками аэродинамического канала, отличающийся тем, что по крайней мере одно отверстие выполнено в пространстве вдоль средней части киля, например вдоль средней части опоры киля.
3. Фюзеляж с наклонным аэродинамическим каналом и отверстиями, совмещёнными с кромками аэродинамического канала, отличающийся тем, что задняя часть опоры киля укреплена в поднятом вверх конце хвостовой части фюзеляжа.
4. Фюзеляж с накладным аэродинамическим каналом и отверстиями, совмещёнными с кромками аэродинамического канала, отличающийся тем, что отверстие, совмещённое с аэродинамическим каналом, разделено надвое направо и налево по обе стороны вдоль опоры киля.
5. Фюзеляж с наклонным аэродинамическим каналом и отверстиями, совмещёнными с кромками аэродинамического канала, отличающийся тем, что поверхность дна аэродинамического канала выгнута вверх, например вдоль и продольно аэродинамическому каналу.
6. Фюзеляж с наклонным аэродинамическим каналом и отверстиями, совмещёнными с кромками аэродинамического канала, отличающийся тем, что отверстие, совмещённое с передней кромкой аэродинамического канала, ограничено расстоянием от переборки к пассажирской кабине до задней опоры киля.
7. Фюзеляж по п.3, отличающийся тем, что верх конца хвостовой части выполнен в виде крыла с несимметричным аэродинамическим профилем, например с выпуклой нижней стороной.
8. Фюзеляж по п.1, отличающийся тем, что отверстие, совмещённое с передней кромкой аэродинамического канала, по ширине выполнено в пределах мест крепления стабилизатора к обшивке фюзеляжа, например дугообразным, а дно аэродинамического канала по длине искривлено по форме выпуклой стороны аэродинамического профиля.
9. Способ уменьшения сопротивления фюзеляжа, состоящий в том, что уменьшают площадь контакта его обшивки со скоростным воздушным потоком, для чего создают в верхней части обшивки по крайней мере одно входное отверстие с закруглёнными внутрь краями, а другое выходное отверстие выполняют в виде среза конца хвостовой части и соединяют отверстия аэродинамическим каналом, причём входное отверстие выполняют большей площади, чем выходное отверстие.