RU2223200C2 - Seaplane - Google Patents

Abstract

FIELD: aeronautical engineering; seaplanes and flying vehicles employing aerodynamic ground effect at takeoff and landing. SUBSTANCE: proposed seaplane has hull, tail unit, low-set gliding wing at positive transversal V and high-lift devices which are made in form of flaps mounted on section of wing washed with water in position of wing deflected through working angle. Flaps are made in form of hydrofoils secured on struts along length of wing forming slit between trailing edge of wing for making use of slot effect at seaplane run. EFFECT: enhanced aerodynamic efficiency due to use of optimal clearance between trailing edge of aerodynamic wing and surface of water screen; improved hydrodynamic properties due to gliding on flaps. 7 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области авиационной техники, а именно к гидросамолетам (ГС), летательным аппаратам, использующим аэродинамический экранный эффект при взлете и посадке. The present invention relates to the field of aeronautical engineering, namely to seaplanes (HS), aircraft using the aerodynamic screen effect during takeoff and landing.

Попытки реализовать экранный эффект в гидроавиации ведутся давно. Теоретические и экспериментальные работы обещают высокое аэродинамическое качество аэродинамического крыла при приближении его в полете, в частности при взлете и посадке самолета, к экрану (на расстояния 1,0÷0,05 средней аэродинамической хорды). Реализация этих разработок затрудняется тем, что
- характеристики движения ГС над жидким экраном хуже, чем над твердым экраном;
- сложно стабилизировать ГС по углам дифферента (в продольной вертикальной плоскости) и по высоте задней кромки крыла относительно экрана;
- поверхность водоемов, жидкий экран, часто представляет собой не плоскость, а взволнованную поверхность.Attempts to realize the screen effect in hydroaviation have been ongoing for a long time. Theoretical and experimental work promises high aerodynamic quality of the aerodynamic wing when it approaches in flight, in particular when taking off and landing the aircraft, to the screen (at a distance of 1.0 ÷ 0.05 of the average aerodynamic chord). The implementation of these developments is hampered by the fact that
- the characteristics of the motion of the HS over a liquid screen are worse than over a solid screen;
- it is difficult to stabilize the horizontal axis at the corners of the trim (in the longitudinal vertical plane) and at the height of the trailing edge of the wing relative to the screen;
- the surface of water bodies, a liquid screen, is often not a plane, but an excited surface.

Предлагаемая для рассмотрения конструкция позволяет более полно использовать экранный эффект для улучшения взлетно-посадочных характеристик ГС. The design proposed for consideration makes it possible to more fully use the screen effect to improve the takeoff and landing characteristics of the aircraft.

Известны легкие ГС Бе-103 и Р-50 (1), содержащие лодку, силовую установку, хвостовое оперение и глиссирующее немеханизированное аэродинамическое крыло, выполненное с положительным углом поперечного V таким образом, что поверхности управления самолетом по крену (элероны) расположены на концах консолей и не соприкасаются с водой на всех режимах движения летательных аппаратов (ЛА). Light Be-103 and R-50 GS are known (1) containing a boat, propulsion system, tail unit and a planing non-mechanized aerodynamic wing made with a positive angle of transverse V so that the roll control surfaces of the aircraft (ailerons) are located at the ends of the consoles and do not come into contact with water in all modes of movement of aircraft (LA).

Отсутствие механизации на крыле ухудшает взлетно-технические характеристики ЛА, а именно:
- увеличивает дистанцию разбега, что требует увеличения длины взлетной полосы на суше, а на воде базирования на более крупных водоемах;
- увеличивает посадочную скорость, что приводит к увеличению перегрузок на конструкцию при посадках и, соответственно, требует увеличения весовых затрат на прочность конструкции за счет снижения полезной нагрузки или за счет ухудшения летно-технических характеристик ЛА.The lack of mechanization on the wing affects the take-off and technical characteristics of the aircraft, namely:
- increases the take-off distance, which requires an increase in the length of the runway on land, and on base water in larger bodies of water;
- increases landing speed, which leads to an increase in the load on the structure during landing and, accordingly, requires an increase in the weight cost of the structural strength due to a decrease in the payload or due to a deterioration in the flight performance of the aircraft.

Известно изобретение (2), гидросамолет, содержащий корпус с реданом, крыло, вертикальное и горизонтальное оперение, стабилизирующую поверхность. При взлете и посадке, когда скорость глиссирования составляет величину V_гл≥0,3 V_отр (V_отр - скорость отрыва гидросамолета от воды), брызговые струи, выходящие из-под корпуса гидросамолета, попадают на крыло или стабилизирующую поверхность и, по замыслу авторов, должны обеспечивать продольную и поперечную устойчивость глиссирования самолета.The invention is known (2), a seaplane containing a body with a redan, a wing, vertical and horizontal plumage, a stabilizing surface. During takeoff and landing, when planing speed amounts to V _ch ≥0,3 V _neg (V _neg - speed separation hydroplane on water), splash jet exiting from the seaplane hull fall onto the wing or stabilizer surface and according to the authors , must provide longitudinal and lateral stability of plane gliding.

Недостатком данной конструкции является то, что вектор сил брызговых струй, образовавшихся в основном скулой, пересекающей поверхность воды, в процессе разбега (пробега) меняется. Место образования вектора сил брызговых струй в свою очередь зависит от скорости самолета, угла хода и аэродинамической разгрузки, создаваемой аэродинамическим крылом. При движении по взволнованной поверхности воды, например на ветровой волне, возникают поперечные колебания по крену и как их следствие неустойчивость движения по курсу. The disadvantage of this design is that the force vector of the spray jets, formed mainly by the cheekbone crossing the surface of the water, changes during the take-off run. The place of formation of the force vector of the spray jets in turn depends on the speed of the aircraft, the angle of travel and aerodynamic unloading created by the aerodynamic wing. When moving along an excited surface of water, for example, on a wind wave, lateral oscillations occur along the bank and, as a consequence, instability of movement along the course.

Продольная и поперечная остойчивость в данной конструкции обеспечиваются традиционными средствами, корпусом лодки с реданом, расположенным за центром тяжести гидросамолета. Longitudinal and lateral stability in this design are provided by traditional means, the hull of the boat with redan, located behind the seaplane's center of gravity.

Следующим недостатком данной конструкции является то, что с увеличением скорости гидросамолета при разбеге осадка лодки уменьшается и расстояние между задней кромкой крыла и экранной поверхностью увеличивается, что ведет к снижению аэродинамического качества крыла в процессе разбега. Another disadvantage of this design is that with an increase in the speed of the seaplane during take-off, the draft of the boat decreases and the distance between the trailing edge of the wing and the screen surface increases, which leads to a decrease in the aerodynamic quality of the wing during the take-off.

Обобщая вышесказанные недостатки, можно сделать выводы:
- брызговые струи носят случайный характер и не могут обеспечивать устойчивое движение при глиссировании;
- увеличение расстояния между задней кромкой крыла и поверхностью воды снижает аэродинамическое качество в процессе разбега.Summarizing the above disadvantages, we can conclude:
- spray jets are random in nature and cannot provide a steady movement when gliding;
- increasing the distance between the trailing edge of the wing and the surface of the water reduces the aerodynamic quality during the take-off run.

Известно транспортное средство (3), взлетающее с воды и использующее при движении воздушную динамическую подушку. Транспортное средство имеет несущую поверхность, образованную полым корпусом, крылья расположенные симметрично по обе стороны корпуса. В условиях плавания средний участок задней кромки несущей поверхности погружается глубже его внешних зон. В средней зоне нижней стороны несущей поверхности 2 между крыльями 6 и 7 расположена поверхность 8 в виде клина V задней кромки 2а поверхности 2. Поверхность 8 выступает за плоскость поверхности 2 и, начиная от указанного места, постепенно переходит с легким наклоном в указанную плоскость заподлицо с ней. Кромка 2а проходит параллельно передней кромке 2б поверхности 2. Как и в заявляемой конструкции, центр тяжести аппарата расположен между глиссирующими поверхностями. A vehicle (3) is known to take off from the water and use an air dynamic pillow when driving. The vehicle has a bearing surface formed by a hollow body, wings located symmetrically on both sides of the body. In swimming conditions, the middle portion of the trailing edge of the bearing surface plunges deeper than its outer zones. In the middle zone of the lower side of the bearing surface 2 between the wings 6 and 7 there is a surface 8 in the form of a wedge V of the trailing edge 2a of the surface 2. The surface 8 projects beyond the plane of the surface 2 and, starting from the indicated place, gradually passes with a slight inclination into the indicated plane flush with her. The edge 2a runs parallel to the leading edge 2b of surface 2. As in the claimed design, the center of gravity of the apparatus is located between the planing surfaces.

Недостатком данной конструкции является то, что:
- глиссирующий клин образует волны и брызги в районе задней кромки крыла, дестабилизируя аппарат по углам тангажа;
- увеличение расстояния между задней кромкой крыла и поверхностью воды снижает аэродинамическое качество в процессе разбега;
- клин уменьшает аэродинамическую поверхность нижней части крыла и искажает воздушный поток.The disadvantage of this design is that:
- the planing wedge forms waves and splashes in the region of the trailing edge of the wing, destabilizing the apparatus at pitch angles;
- increasing the distance between the trailing edge of the wing and the surface of the water reduces the aerodynamic quality during the take-off;
- the wedge reduces the aerodynamic surface of the lower part of the wing and distorts the air flow.

Известен принятый за прототип гидросамолет по патенту (4). Known adopted for the prototype seaplane according to the patent (4).

Самолет-амфибия представляет собой лодку 1 с низкорасположенным глиссирующим аэродинамическим крылом 2, выполненным с положительным углом поперечного V, на котором установлены щитки 3, выполненные по размаху не более размаха ГО 4. В передней части щитка 3 закреплены кронштейны с осью вращения, которая установлена в кронштейне, закрепленном на неподвижной части крыла 2. За щитком 3 установлен механизм отклонения. Пружина 9 в исходном положении находится с предварительным поджатием и рассчитанная на выдерживание усилия давления набегающего потока. Характеристика пружины 9 подобрана так, что при движении ЛА по воде при попадании на щиток 3 струй воды они сжимаются и щитки 3 прижимаются к крылу 2, на котором расположен ограничитель 12, устанавливающий щиток 3 на рабочем угле. Щиток 3 закреплен шарнирно через кронштейны 13 к крылу 2 и через кронштейны 14. Размах щитков выбран из условий компенсации пикирующего момента от механизации: при движении ЛА в воздухе (фиг.5), парируя неблагоприятный пикирующий момент (Mz). An amphibious aircraft is a boat 1 with a low-lying planing aerodynamic wing 2, made with a positive transverse angle V, on which there are flaps 3, made on a span of no more than the scope of GO 4. In front of the flap 3, brackets with a rotation axis, which is installed in an arm mounted on the fixed part of the wing 2. Behind the flap 3 is a deflection mechanism. The spring 9 in its initial position is pre-loaded and designed to withstand the pressure of the incoming flow. The characteristic of the spring 9 is selected so that when the aircraft moves through water when water jets hit the flap 3, they are compressed and the flaps 3 are pressed against the wing 2, on which the limiter 12 is located, which sets the flap 3 on the working angle. The shield 3 is pivotally mounted through the brackets 13 to the wing 2 and through the brackets 14. The span of the shields is selected from the conditions for compensating the diving moment from mechanization: when the aircraft moves in air (Fig. 5), parrying the unfavorable dive moment (Mz).

В исходном положении, когда ГС находится на стоянке или на плаву, щитки 3 (закрылки 16) удерживаются на рабочем угле при помощи ограничителей 12. При разбеге по воде ГА нагрузка на щитки 3 (закрылки 16) увеличивается по мере увеличения скорости, и, когда усилие на пружины 9 станет больше установленного, они сжимаются. Щитки 3 (закрылки 16) поворачиваются относительно осей 6, и кронштейны 14 скользят по пазам ограничителей 12, пока щитки 3 не примкнут к хвостику крыла, а закрылки 16 не займут положение исходного профиля крыла 2. In the initial position, when the GS is parked or afloat, the shields 3 (flaps 16) are held at the working angle with the help of limiters 12. When the GA runs up on water, the load on the shields 3 (flaps 16) increases with increasing speed, and when the force on the springs 9 will become larger than the set, they are compressed. The flaps 3 (flaps 16) rotate relative to the axes 6, and the brackets 14 slide along the grooves of the stops 12, until the flaps 3 are attached to the tail of the wing, and the flaps 16 do not occupy the position of the original wing profile 2.

При отрыве ГС от воды влияние водяных струй на щитки 3 (закрылки 16) прекращается и пружины 9, возвращаясь в исходное положение, отклоняют щитки 3 (закрылки 16), при этом кронштейны 14 скользят в обратном направлении в пазах ограничителей 12 до остановки щитков 3 (закрылков 16) на рабочий угол. When the GS is separated from the water, the influence of water jets on the flaps 3 (flaps 16) ceases and the springs 9, returning to their original position, deflect the flaps 3 (flaps 16), while the brackets 14 slide in the opposite direction in the grooves of the limiters 12 until the flaps 3 stop ( flaps 16) to the working angle.

Данная конструкция имеет следующие недостатки:
- при движении по воде закрылки находятся в убранном положении и не используются для повышения аэродинамического качества;
- глиссирование на нижней поверхности аэродинамического крыла из-за большой смоченной поверхности его ведет к значительному росту гидродинамического сопротивления, т.е. снижает гидродинамическое качество по скорости, снижает мореходность.This design has the following disadvantages:
- when moving on water, the flaps are in the retracted position and are not used to improve aerodynamic quality;
- gliding on the lower surface of the aerodynamic wing due to its large wetted surface leads to a significant increase in hydrodynamic resistance, i.e. reduces hydrodynamic quality in speed, reduces seaworthiness.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение высокого аэро- и гидродинамического качества ГС при разбеге за счет использования щелевого эффекта и глиссирования ГС на закрылках. The task of the invention is to ensure high aerodynamic and hydrodynamic quality of the horizontal well during take-off due to the use of the slit effect and gliding of horizontal lines on the flaps.

Технический результат достигается тем, что ГС содержит лодку, хвостовое оперение и низкорасположенное глиссирующее крыло с закрылками. При этом закрылки выполнены в виде подводного крыла, установлены неподвижно в отклоненном на рабочий угол положении, ниже задней кромки крыла на стойках по длине крыла, образуя щель между задней кромкой крыла и закрылком с возможностью использования щелевого эффекта при разбеге гидросамолета. The technical result is achieved by the fact that the GS contains a boat, tail, and a low-lying planing wing with flaps. In this case, the flaps are made in the form of a hydrofoil, they are mounted motionlessly deflected by the working angle, below the trailing edge of the wing on the racks along the length of the wing, forming a gap between the trailing edge of the wing and the flap with the possibility of using a gap effect when the seaplane takes off.

Рабочее положение закрылка предназначено для взлета и посадки ГС с воды. The working position of the flap is intended for takeoff and landing of the horizontal well from the water.

Закрылки также могут быть выполнены выдвижными, устанавливаться в рабочее положение при взлете и посадке с воды. Они могут сочетаться с аэродинамическими закрылками, предохраняя их и нижнюю поверхность крыла от гидродинамических нагрузок. Flaps can also be retractable, installed in the working position during take-off and landing from the water. They can be combined with aerodynamic flaps, protecting them and the lower surface of the wing from hydrodynamic loads.

Площадь закрылков выбирается в зависимости от расчетной скорости всплытия задней части крыла. Удлинение выбирается из расчета максимально возможного гидродинамического качества закрылка и его прочности. При установке в рабочем положении закрылка по высоте учитывается мореходность ГС, т. е. максимальная высота волн, при которых он будет эксплуатироваться, с учетом того, что при движении в экранном режиме поверхность воды под крылом понижается. The flap area is selected depending on the estimated ascent rate of the rear wing. The extension is selected based on the maximum possible hydrodynamic quality of the flap and its strength. When the flap is installed in the working position in height, the seaworthiness of the gas is taken into account, i.e., the maximum wave height at which it will be operated, taking into account that when moving in the screen mode, the water surface under the wing decreases.

Решение работоспособно и обеспечивает решение поставленных задач:
- повышение аэродинамического качества происходит путем обеспечения гарантированного зазора между задней кромкой аэродинамического крыла и поверхностью воды, экраном за счет наличия щели между задней кромкой крыла и закрылком;
- повышение гидродинамического качества происходит за счет глиссирования на закрылках, которые выполнены в виде подводных крыльев, имеют в сечении гидродинамический, суперкавитируюший профиль.The solution is workable and provides a solution to the tasks:
- increasing the aerodynamic quality by ensuring a guaranteed gap between the trailing edge of the aerodynamic wing and the surface of the water, the screen due to the presence of a gap between the trailing edge of the wing and the flap;
- the increase in hydrodynamic quality occurs due to gliding on the flaps, which are made in the form of hydrofoils, have a hydrodynamic, super-cavitating profile in cross section.

Движение на закрылках в виде подводных крыльев обеспечивает более высокое гидродинамическое качество, чем глиссирование на нижней поверхности аэродинамического крыла. The movement on the flaps in the form of hydrofoils provides a higher hydrodynamic quality than gliding on the lower surface of the aerodynamic wing.

Сущность заявляемого устройства поясняется чертежами, где:
на фиг.1 показана боковая проекция ГС;
на фиг.2 показан вид СА снизу;
на фиг.3 изображено сечение А-А при исполнении механизации в виде закрылка;
на фиг. 4 приведена схема расчета геометрических параметров, стойки 5 условно показаны не все, только центральная и концевые;
на фиг. 5 показано положение закрылка и задней части крыла при движении на скоростях менее 0,3 V_отр;
на фиг. 6 показано положение закрылка и задней части крыла при движении на скоростях 0,3÷0,8 V_отр;
на фиг. 7 показано положение закрылка и задней части крыла при движении на скоростях более 0,8 V_отр.The essence of the claimed device is illustrated by drawings, where:
figure 1 shows a side projection of the HS;
figure 2 shows a view of the CA from below;
figure 3 shows a section aa when performing mechanization in the form of a flap;
in FIG. 4 is a diagram for calculating geometric parameters; racks 5 are conventionally shown not all, only the central and end;
in FIG. 5 shows the position of the flap and the rear of the wing when moving at speeds of less than 0.3 V _sp ;
in FIG. 6 shows the position of the flap and the rear of the wing when moving at speeds of 0.3 ÷ 0.8 V _sp ;
in FIG. 7 shows the position of the flap and the rear of the wing when moving at speeds of more than 0.8 V _sp .

Гидросамолет представляет собой лодку 1, имеющую первый редан 2, низкорасположенное крыло 3, выполненное с положительным углом поперечного V, на котором установлены закрылки 4. Закрылки 4 выполнены в виде подводного крыла, имеют в сечении гидродинамический, например, суперкавитирующий профиль. Закрылки 4 крепятся к крылу 3, например, неподвижно, ниже задней кромки крыла, в отклоненном на рабочий угол положении стойками 5, расположенными определенным шагом по длине крыла 3, образуя щель между задней кромкой крыла 3 и закрылком 4 (фиг. 7). Для самолетов с большими полетными весами и большими скоростями полета закрылки 4 выполняются выдвижными, аналогично аэродинамическим закрылкам, и крепятся к крылу 3 с помощью выдвижного механизма. В рабочее положение закрылки 4 устанавливаются перед взлетом с воды или перед посадкой на воду. На чертежах механизм выдвижения и уборки закрылков 4 условно не показан. The seaplane is a boat 1 having a first redan 2, a low-lying wing 3, made with a positive transverse angle V, on which the flaps are mounted 4. The flaps 4 are made in the form of a hydrofoil, have a hydrodynamic, for example, super-cavitating profile in cross section. The flaps 4 are attached to the wing 3, for example, motionless, below the trailing edge of the wing, in a position deflected by the working angle with struts 5 located at a certain step along the length of the wing 3, forming a gap between the trailing edge of the wing 3 and the flap 4 (Fig. 7). For aircraft with large flight weights and high flight speeds, the flaps 4 are retractable, similar to aerodynamic flaps, and are attached to the wing 3 using a retractable mechanism. In the working position, the flaps 4 are installed before taking off from the water or before landing on the water. In the drawings, the mechanism for extending and retracting the flaps 4 is conditionally not shown.

Работа устройства при разбеге самолета происходит следующим образом. The operation of the device during take-off is as follows.

Перед началом разбега закрылки 4, если они выдвижные, выдвигаются в рабочее положение, образуя щель между задней кромкой крыла и закрылком 4. При движении ГС на скоростях от 0 до 0,3 V_oтр начинает всплывать крыло 3, т.к. имеет большую площадь глиссирования и, следовательно, небольшую, относительно лодки 1, динамическую нагрузку (C_Δ). При этом углы дифферента самолета уменьшаются. Этот этап разбега изображен на фиг.5.Before the start of take-off, the flaps 4, if they are retractable, extend into the working position, forming a gap between the trailing edge of the wing and the flap 4. When the _{main engine} moves at speeds from 0 to 0.3 V, wing 3 starts to pop up, because has a large planing area and, therefore, a small, relative to boat 1, dynamic load (C _Δ ). In this case, the trim angles of the aircraft are reduced. This take-off step is shown in FIG.

При дальнейшем увеличении скорости разбега начинает всплывать первый редан 2 лодки 1, углы дифферента самолета увеличиваются. Затем при достижении расчетной скорости начинают работать закрылки 4. Закрылки 4 поднимают заднюю кромку крыла 3 над водой, между задней кромкой крыла 3 и поверхностью воды образуется зазор. С этого момента аэродинамика начинает работать с максимально возможным для данного крыла 3 аэродинамическим качеством (щелевой эффект). Смоченная поверхность глиссирующих поверхностей крыла 3 уменьшается, уменьшая гидродинамическое сопротивление крыла 3. Гидродинамическая нагрузка, приходящаяся ранее на нижнюю поверхность крыла 3, воспринимается закрылками 4. Увеличение аэродинамической подъемной силы крыла 3 уменьшает гидродинамическую нагрузку на ГС. Дальнейшее увеличение скорости самолета ведет к стремлению закрылков 4 к всплытию. При уменьшении глубины погружения закрылков 4 менее их хорды гидродинамическая подъемная сила закрылков 4 уменьшается. Это позволяет в большом диапазоне скоростей разбега самолета обеспечивать постоянное расстояние между нижней поверхностью крыла 3 и поверхностью воды. Этот этап разбега изображен на фиг.6. With a further increase in take-off speed, the first redan 2 of boat 1 begins to emerge, the angles of the trim of the aircraft increase. Then, when the calculated speed is reached, the flaps 4 begin to work. The flaps 4 raise the trailing edge of the wing 3 above the water, a gap is formed between the trailing edge of the wing 3 and the surface of the water. From this moment, aerodynamics begins to work with the highest possible aerodynamic quality for a given wing 3 (gap effect). The wetted surface of the gliding surfaces of the wing 3 decreases, reducing the hydrodynamic resistance of the wing 3. The hydrodynamic load, which was previously attributed to the lower surface of the wing 3, is perceived by the flaps 4. An increase in the aerodynamic lifting force of the wing 3 reduces the hydrodynamic load on the horizontal well. A further increase in aircraft speed leads to the desire of the flaps 4 to ascend. When reducing the immersion depth of the flaps 4 less than their chords, the hydrodynamic lifting force of the flaps 4 decreases. This allows for a wide range of takeoff speeds of the aircraft to provide a constant distance between the lower surface of the wing 3 and the surface of the water. This take-off step is depicted in FIG. 6.

На скоростях, близких к отрыву самолета от воды, глубина погружения приближается к нулю, гидродинамическая подъемная сила создается только на нижней поверхности закрылков 4, т.е. закрылки 4 начинают работать как глиссирующие пластины в отличие от крыла, имея значительно меньшую смоченную поверхность. Этот этап разбега изображен на фиг.7. В полете убираемые закрылки 4 переставляются в положение, удобное для полета. At speeds close to the separation of the aircraft from the water, the immersion depth approaches zero, hydrodynamic lifting force is created only on the lower surface of the flaps 4, i.e. the flaps 4 begin to work as planing plates in contrast to the wing, having a significantly smaller wetted surface. This take-off step is depicted in FIG. 7. In flight retractable flaps 4 are rearranged in a position convenient for flight.

При заходе на посадку, если закрылки 4 выдвижные, они выдвигаются в рабочее положение. При пробеге при касании закрылками 4 воды их работа повторяется, как и при разбеге, только в обратном порядке. When approaching, if the flaps 4 are retractable, they extend to the working position. When running with the flaps touching 4 water, their work is repeated, as in the run, only in the reverse order.

Выбор геометрических параметров закрылков 4 показан на примере, схема расчета приведена на фиг.4. Взлетный вес самолета G=2000 кг, площадь аэродинамического крыла 3 S_кр=25 м², скорость отрыва при взлете V_отр=36 м/с. Максимальное гидродинамическое сопротивление, горб сопротивления, наступает на скорости ~0,3 V_отр=12,0 м/с. Аэродинамическая подъемная сила на этой расчетной скорости Y= 340 кг. На заднюю кромку крыла 3 приходится вес самолета обратно пропорционально плечам между первым реданом 2 лодки 1, и центром тяжести ГС (L₁), и центром тяжести ГС и задней кромкой крыла 3(L₂). Соотношение плеч (k) в приводимом примере k=(L₁/L₂)=0,4. На скорости V_pac=12,0 м/с на заднюю кромку крыла 3 будет действовать нагрузка Р_зк=k•(G-Y), Р_зк=664 кг. Для создания подъемной гидродинамической силы, равной Р_зк, оптимальна следующая площадь закрылка 4. Схема расчета приведена на фиг.4
S_зак=Р_зк/(q•Су_зак)=0,3 м²,
где q = 0,5•ρ_воды•V $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{рас}}$ - скоростной напор;
Су_зак=0,6 - коэффициент подъемной силы закрылка 4.The choice of the geometric parameters of the flaps 4 is shown as an example, the calculation scheme is shown in figure 4. The take-off weight of the aircraft is G = 2000 kg, the aerodynamic wing area is 3 S _cr = 25 m ² , the take-off speed at take-off is V _av = 36 m / s. The maximum hydrodynamic resistance, the hump of resistance, occurs at a speed of ~ 0.3 V _sp = 12.0 m / s. The aerodynamic lifting force at this design speed is Y = 340 kg. At the trailing edge of wing 3, the weight of the aircraft is inversely proportional to the shoulders between the first redan 2 of boat 1, and the center of gravity of the GS (L ₁ ), and the center of gravity of the GS and the trailing edge of the wing 3 (L ₂ ). The ratio of the shoulders (k) in the given example is k = (L ₁ / L ₂ ) = 0.4. At a speed of V _pac = 12.0 m / s, the load R _zk = k • (GY), P _zk = 664 kg will act on the trailing edge of the wing 3. To create a lifting hydrodynamic force equal to R _sz , the following flap 4 is optimal. The calculation scheme is shown in Fig. 4
S _zak = R _zk / (q • Su _zak ) = 0.3 m ² ,
where q = 0.5 • ρ of _water • V $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{races}}$ - speed head;
Su _zak = 0.6 - flap lift coefficient 4.

При средней хорде закрылка 4b_зак=125 мм, размах закрылка L_зак=2,4 м. Нагрузка с закрылка 4 передается на крыло 3 стойками 5, которые крепятся непосредственно к нервюрам крыла 3. Средняя аэродинамическая хорда крыла 3 bcax= 2,0 м, для использования щелевого эффекта (

), при котором Су крыла наибольшие, h_зк=100 мм,
где

- высота задней кромки крыла относительно поверхности экрана, отнесенная к средней аэродинамической хорде крыла (bcax);
h_зк - высота задней кромки крыла относительно поверхности виды и носка закрылка.With an average chord of the flap 4b _zak = 125 mm, the flap span L _zak = 2.4 m. The load from the flap 4 is transmitted to the wing 3 by posts 5, which are attached directly to the ribs of the wing 3. The average aerodynamic chord of the wing 3 is bcax = 2.0 m , to use the slit effect (

), in which the Su wings are largest, h _zk = 100 mm,
Where

- the height of the trailing edge of the wing relative to the surface of the screen, referred to the average aerodynamic chord of the wing (bcax);
h _zk - the height of the trailing edge of the wing relative to the surface of the species and toe of the flap.

Установка заявляемых закрылков неподвижно на самолетах с небольшими скоростями в крейсерском режиме в весовом отношении имеет преимущество перед выдвижными закрылками. Для оценки аэродинамических характеристик самолета с закрылками 4, установленными в рабочие положение неподвижно был произведен аэродинамический расчет (5). Исследовалось влияние закрылков 4 на аэродинамические характеристики самолета в зависимости от места его расположения относительно задней кромки крыла 3 и угла его установки на крейсерской скорости и на различных углах тангажа самолета. Закрылки 4 располагались:
- под задней кромкой крыла (в плане линия носиков крыла совпадала с задней кромкой крыла);
- под крылом (линия носиков смещалась на 500 мм вперед);
- за крылом (линия носиков закрылков смещалась на 100 мм назад от задней кромки крыла).The installation of the inventive flaps motionless on airplanes with low speeds in cruising mode in weight ratio has an advantage over retractable flaps. To assess the aerodynamic characteristics of an airplane with flaps 4 installed in the working position, an aerodynamic calculation was carried out motionlessly (5). The influence of the flaps 4 on the aerodynamic characteristics of the aircraft was studied, depending on its location relative to the trailing edge of the wing 3 and the angle of its installation at cruising speed and at different pitch angles of the aircraft. Flaps 4 were located:
- under the trailing edge of the wing (in plan, the line of the nose of the wing coincided with the trailing edge of the wing);
- under the wing (line of spouts shifted 500 mm forward);
- behind the wing (the line of the nose flaps shifted 100 mm back from the trailing edge of the wing).

Наиболее оптимальный вариант расположения закрылков:
- за крылом 3 линия носиков закрылков 4 смещена на 100 мм назад от задней кромки крыла 3;
- линия носиков закрылков 4 смещена на 100 мм ниже задней кромки крыла 3 (h_зк=100 мм);
- угол установки закрылков 4 совпадает углом наклона нижней поверхности крыла 3.The most optimal flap location option:
- behind the wing 3, the line of the nozzles of the flaps 4 is shifted 100 mm back from the trailing edge of the wing 3;
- the line of the nose flaps 4 is shifted 100 mm below the trailing edge of the wing 3 (h _zk = 100 mm);
- the installation angle of the flaps 4 coincides with the angle of inclination of the lower surface of the wing 3.

При таком расположении закрылков 4 относительно крыла 3 закрылки 4 в полете не оказывают отрицательного влияния на аэродинамические характеристики самолета. With this arrangement of the flaps 4 relative to the wing 3, the flaps 4 in flight do not adversely affect the aerodynamic characteristics of the aircraft.

Заявляемое техническое решение позволяет гидросамолетам с низкорасположенным крылом получить и использовать уже имеющиеся следующие преимущества:
- гидросамолеты с низкорасположенным крылом в режиме плавания имеют значительно меньшую осадку, чем гидросамолеты с крылом, расположенным выше ватерлинии, что не ограничивает водоизмещение гидросамолетов при использовании их на мелководье;
- понизить центр тяжести гидросамолета, тем самым повысить устойчивость при глиссировании;
- при глиссировании исключить на нижней поверхности крыла гидродинамические нагрузки;
- стабилизировать крыло относительно экрана, создать гарантированный зазор между задней кромкой крыла и изменяющейся поверхностью экрана, что позволяет максимально использовать аэродинамический экранный или "щелевой" эффекты в широком диапазоне скоростей при движении по воде;
- повысить гидродинамическое качество глиссирования гидросамолета;
- повысить продольную и поперечную устойчивость при глиссировании.The claimed technical solution allows seaplanes with a low wing to obtain and use the following advantages:
- seaplanes with a low wing in sailing mode have significantly less draft than seaplanes with a wing located above the waterline, which does not limit the displacement of seaplanes when used in shallow water;
- reduce the center of gravity of the seaplane, thereby increasing stability during planing;
- when gliding, eliminate hydrodynamic loads on the lower surface of the wing;
- stabilize the wing relative to the screen, create a guaranteed gap between the trailing edge of the wing and the changing surface of the screen, which allows maximum use of the aerodynamic screen or "slot" effects in a wide range of speeds when moving through water;
- increase the hydrodynamic quality of gliding seaplane;
- increase the longitudinal and lateral stability when planing.

Источники информации
1. "Состояние и перспективы развития малых гидросамолетов и амфибий общего назначения" Материалы научно-практического семинара, прошедшего в ГосНИЦЦАГИ 21 июня 1995 г. ЦАГИ, М., 1996 г., с. 32, 47.Sources of information
1. "Status and development prospects of small seaplanes and amphibians of general purpose" Materials of the scientific and practical seminar held at the GosNITsTSAGI June 21, 1995 TsAGI, M., 1996, p. 32, 47.

2. Патент RU 2067063, кл. В 64 С 35/00. 2. Patent RU 2067063, cl. At 64 C 35/00.

3. Патент ФРГ DE 3729988 А1. 3. German patent DE 3729988 A1.

4. Патент RU 2151084, кл. В 64 С 35/00. 4. Patent RU 2151084, cl. At 64 C 35/00.

5. Расчет влияния стационарного закрылка на суммарные аэродинамические характеристики самолета Бе-103. Отчет завода. 5. Calculation of the effect of the stationary flap on the total aerodynamic characteristics of the Be-103 aircraft. Factory report.

Claims (1)

Гидросамолет, содержащий лодку, хвостовое оперение, низкорасположенное глиссирующее крыло с положительным углом поперечного V и механизацией в виде закрылков, установленных на омываемом водой участке крыла в отклоненном на рабочий угол положении, отличающийся тем, что закрылки выполнены в виде подводного крыла и закреплены на стойках по длине крыла, образуя щель между задней кромкой крыла и закрылком с возможностью использования щелевого эффекта при разбеге гидросамолета.A seaplane containing a boat, tail unit, low-lying planing wing with a positive transverse angle V and mechanization in the form of flaps installed on a wing section washed by water in a position deviated by the working angle, characterized in that the flaps are made in the form of a hydrofoil and are mounted on racks the length of the wing, forming a gap between the trailing edge of the wing and the flap with the possibility of using the slot effect when the seaplane takes off.

Images