RU2375252C1 - Feather wing - Google Patents

Feather wing Download PDF

Info

Publication number
RU2375252C1
RU2375252C1 RU2008126644/11A RU2008126644A RU2375252C1 RU 2375252 C1 RU2375252 C1 RU 2375252C1 RU 2008126644/11 A RU2008126644/11 A RU 2008126644/11A RU 2008126644 A RU2008126644 A RU 2008126644A RU 2375252 C1 RU2375252 C1 RU 2375252C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wing
main
angle
attack
axis
Prior art date
Application number
RU2008126644/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Рем Георгиевич Гаспаров (RU)
Рем Георгиевич Гаспаров
Original Assignee
Рем Георгиевич Гаспаров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Рем Георгиевич Гаспаров filed Critical Рем Георгиевич Гаспаров
Priority to RU2008126644/11A priority Critical patent/RU2375252C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2375252C1 publication Critical patent/RU2375252C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)

Abstract

FIELD: aircraft engineering.
SUBSTANCE: proposed wing consists of main wing with appropriate control organs at least one auxiliary wing attached by structural element to main wing front or rear rotational axis at whatever vertical distance therefrom. Main wing can revolve free about axis fixed with respect to aircraft and passing ahead of or behind the point aerodynamic lift is applied at said wing. Moments of aerodynamic forces of both wings are directed, with respect to aforesaid axis, in opposition, while gradient of variation in said aerodynamic moments is selected larger for the wing that ensures higher aerodynamic stability. Auxiliary wing angle of attack is varies by control members irrespective of the main wing angle of attack. Obtained angle between chords of the main and auxiliary wings is maintained invariable at whatever turns of main wing about aforesaid axis.
EFFECT: improved controllability, higher stability and safety.
2 dwg

Description

Флюгерное крыло предназначено для создания аэро(гидро)динамической подъемной силы у аппаратов, перемещающихся в газовой или жидкостной среде, в частности у самолетов.The weathervane wing is designed to create aero (hydro) dynamic lifting force for vehicles moving in a gas or liquid medium, in particular for airplanes.

Известны конструкции крыльев, которые с целью улучшения управляемости целиком принудительно поворачивают относительно оси, неподвижной относительно самолета, изменяя тем самым угол атаки крыла. Наиболее близким аналогом является крыло по российской заявке №2005134570/11, в котором применена сложная система управления поворотным крылом с целью предотвращения сверхкритического обтекания. Однако, в этом случае, устойчивость полета остается, как у самолета с обычным крылом. При изменении направления потока (например, за счет вертикальных потоков или турбулентности) угол атаки относительно набегающего потока также изменяется, поэтому динамика полета остается соответствующей обычному крылу, устойчивость полета достигается за счет ухудшения управляемости (и наоборот), а угол атаки крыла и фюзеляжа самолета оказываются взаимосвязанными, что ухудшает условия взлета и посадки. Кроме того, свойства самолета относительно вхождения в штопор и выхода из него остаются такими же, что и у обычного крыла.Wing designs are known which, in order to improve controllability, are forcibly rotated wholly forcibly rotated about an axis stationary relative to the aircraft, thereby changing the angle of attack of the wing. The closest analogue is the wing according to Russian application No. 2005134570/11, in which a sophisticated control system for the rotary wing is used to prevent supercritical flow around. However, in this case, flight stability remains, as in an aircraft with a conventional wing. When the flow direction changes (for example, due to vertical flows or turbulence), the angle of attack relative to the incoming flow also changes, so the flight dynamics remains consistent with a conventional wing, flight stability is achieved due to poor controllability (and vice versa), and the angle of attack of the wing and fuselage of the aircraft turn out to be interconnected, which worsens the conditions of takeoff and landing. In addition, the properties of the aircraft with respect to entering and leaving the corkscrew remain the same as those of a conventional wing.

Целью настоящего изобретения является повышение безопасности полета путем улучшения управляемости при одновременном повышении устойчивости полета, сохранения заданного угла атаки флюгерного крыла относительно набегающего потока при любых внешних воздействиях и эволюциях самолета, а также обеспечения независимости углов атаки крыла и самолета друг от друга.The aim of the present invention is to increase flight safety by improving controllability while increasing flight stability, maintaining a predetermined angle of attack of the vane wing relative to the incoming flow under any external influences and evolutions of the aircraft, as well as ensuring the independence of the angle of attack of the wing and aircraft from each other.

Эта цель достигается тем, что флюгерное крыло выполняют в виде конструкции, состоящей из основного крыла, которое может свободно поворачиваться вокруг оси, неподвижной относительно самолета и проходящей спереди или сзади точки приложения аэродинамической подъемной силы указанного крыла, хотя бы одного вспомогательного крыла, которое закрепляют на основном крыле при помощи конструктивного элемента спереди или сзади от указанной оси на любом расстоянии по вертикали, причем моменты аэродинамических сил основного и вспомогательного крыльев относительно указанной оси направляют встречно, а крутизну изменения этих аэродинамических моментов от угла атаки выбирают больше у того из указанных крыльев, которое обеспечивает аэродинамическую устойчивость конструкции, угол атаки вспомогательного крыла изменяют при помощи органов управления независимо от угла атаки основного крыла, а полученный угол между хордами основного и вспомогательного крыльев поддерживают в дальнейшем неизменным при любом повороте основного крыла вокруг указанной оси.This goal is achieved in that the vane wing is made in the form of a structure consisting of a main wing, which can freely rotate around an axis that is stationary relative to the aircraft and passes at the front or rear of the point of application of the aerodynamic lifting force of the specified wing, at least one auxiliary wing, which is fixed on main wing using a structural element in front or behind the specified axis at any vertical distance, and the moments of aerodynamic forces of the main and auxiliary wings wings relative to the indicated axis are directed counterclockwise, and the steepness of the change in these aerodynamic moments from the angle of attack is chosen more from that of the indicated wings, which ensures the aerodynamic stability of the structure, the angle of attack of the auxiliary wing is changed using controls independently of the angle of attack of the main wing, and the obtained angle between the chords of the main and auxiliary wings are further maintained unchanged for any rotation of the main wing around the specified axis.

С целью улучшения условий взлета и посадки самолета основное крыло или оба крыла снабжают автоматическим предкрылком.In order to improve the take-off and landing conditions of the aircraft, the main wing or both wings are equipped with an automatic slat.

У прямых и стреловидных основных крыльев с целью сохранения их конфигурации ось, вокруг которой поворачивается конструкция, направляют вдоль основного крыла, а у треугольного основного крыла эту ось направляют параллельно задней кромке крыла.For straight and swept main wings, in order to maintain their configuration, the axis around which the structure rotates is directed along the main wing, and for a triangular main wing, this axis is directed parallel to the trailing edge of the wing.

С целью предотвращения сверхкритического обтекания, на угол атаки вспомогательного крыла вводят хотя бы одно ограничение.In order to prevent supercritical flow around, at least one restriction is introduced at the angle of attack of the auxiliary wing.

С целью предотвращения крутильных колебаний на самолете и/или на основном крыле устанавливают демпфер крутильных колебаний.In order to prevent torsional vibrations, a torsional vibration damper is installed on the aircraft and / or on the main wing.

На фиг.1 показано взаимное расположение основного 1 и вспомогательного 2 крыльев, связанных между собой конструктивным элементом 3, при расположении вспомогательного крыла спереди и выше основного крыла по отношению к потоку, который горизонтален и направлен слева направо. Плечо от точки приложения 4 аэродинамической подъемной силы 5 (FYB) вспомогательного крыла 2 до оси 6, вокруг которой поворачивается конструкция, равно LB, а плечо от оси 6 до точки приложения 7 аэродинамической подъемной силы 8 (FYO) основного крыла 1 равно LO.Figure 1 shows the relative position of the main 1 and auxiliary 2 wings, interconnected by structural element 3, with the location of the auxiliary wing in front and above the main wing with respect to the flow, which is horizontal and is directed from left to right. The shoulder from the point of application 4 of the aerodynamic lift force 5 (F YB ) of the auxiliary wing 2 to the axis 6 around which the structure rotates is L B , and the shoulder from the axis 6 to the point of application 7 of the aerodynamic lift force 8 (F YO ) of the main wing 1 is L O.

Приняв для упрощения расчетов, что силы тяжести конструкции относительно оси 5 статически уравновешены, получим, что равновесие достигается в том случае, когда сумма моментов аэродинамических сил относительно оси 5 равна нулю:Having accepted to simplify the calculations that the gravity of the structure with respect to axis 5 is statically balanced, we obtain that equilibrium is achieved when the sum of the moments of aerodynamic forces with respect to axis 5 is zero:

Figure 00000001
Figure 00000001

Для случая, изображенного на фиг.1, подъемная сила всей конструкции равна сумме подъемных сил обоих крыльев. При этом основное крыло обеспечивает аэродинамическую устойчивость конструкции, а вспомогательное крыло ее дестабилизирует. Ввиду того, что Lo может быть выбрано значительно больше, чем LB, лобовое сопротивление конструкции возрастает незначительно.For the case shown in figure 1, the lifting force of the entire structure is equal to the sum of the lifting forces of both wings. In this case, the main wing provides aerodynamic stability of the structure, and the auxiliary wing destabilizes it. Due to the fact that L o can be selected significantly more than L B , the drag of the structure increases slightly.

Все вышесказанное, в том числе и выражение (1), остается справедливым при любом расположении вспомогательного крыла и точки приложения аэродинамической силы основного крыла относительно оси поворота. При этом, в случае расположения точки приложения аэродинамической силы основного крыла до оси поворота, вспомогательное крыло обеспечивает аэродинамическую устойчивость конструкции, а основное крыло ее дестабилизирует, и суммарная подъемная сила равна разности подъемных сил основного и вспомогательного крыльев.All of the above, including expression (1), remains valid for any location of the auxiliary wing and the point of application of the aerodynamic force of the main wing relative to the axis of rotation. Moreover, in the case where the point of application of the aerodynamic force of the main wing to the axis of rotation is located, the auxiliary wing provides aerodynamic stability of the structure, and the main wing destabilizes it, and the total lifting force is equal to the difference in the lifting forces of the main and auxiliary wings.

Для обеспечения динамической устойчивости флюгерного крыла по вращению относительно оси 5 (фиг.1), достаточно, чтобы крутизна изменения аэродинамических моментов основного и вспомогательного крыльев от угла атаки относительно указанной оси ∂M/∂α=L(∂FY/∂α) была больше у того из этих крыльев, которое обеспечивает аэродинамическую устойчивость системы.To ensure the dynamic stability of the vane wing in rotation relative to axis 5 (Fig. 1), it is sufficient that the steepness of the change in the aerodynamic moments of the main and auxiliary wings from the angle of attack relative to the specified axis ∂M / ∂α = L (∂F Y / ∂α) more of that of these wings, which ensures the aerodynamic stability of the system.

Динамика вращения вокруг оси поворота в рассматриваемом случае в первом приближении описывается дифференциальным уравнениемThe dynamics of rotation around the axis of rotation in the case under consideration is described to a first approximation by the differential equation

Figure 00000002
Figure 00000002

где J - момент инерции относительно оси поворота;where J is the moment of inertia relative to the axis of rotation;

∂FYO/∂α и ∂FYB/∂α - крутизна зависимости подъемных сил от угла атаки соответственно основного и вспомогательного крыльев.∂F YO / ∂α and ∂F YB / ∂α are the steepness of the dependence of the lifting forces on the angle of attack of the main and auxiliary wings, respectively.

Для небольших углов атаки можно принять эту крутизну постоянной, тогда решение уравнения (2) будетFor small angles of attack, you can take this slope constant, then the solution of equation (2) will be

Figure 00000003
Figure 00000003

где α0 - угол атаки в положении начального статического равновесия.where α 0 is the angle of attack in the position of the initial static equilibrium.

Из (3) следует, что вращательная устойчивость флюгерного крыла обеспечивается, если стабилизирующий момент больше дестабилизирующего. В рассматриваемом случае LB·(∂FYB/∂α) должно быть меньше, чем LO·(∂FYO/∂α).From (3) it follows that the rotational stability of the vane wing is provided if the stabilizing moment is greater than the destabilizing one. In the case under consideration, L B · (∂F YB / ∂α) should be less than L O · (∂F YO / ∂α).

При изменении направления потока стабилизирующий момент устанавливает свободно поворачивающееся флюгерное крыло в то же положение относительно потока, что и ранее, т.е. оно поворачивается на тот же угол, что и поток.When the flow direction changes, the stabilizing moment sets the freely turning vane wing in the same position relative to the flow as before, i.e. it rotates the same angle as the stream.

При изменении органами управления угла атаки вспомогательного крыла, конструкция приходит в новое состояние статического равновесия, т.е. устанавливается новый угол атаки, а следовательно, другая подъемная сила устройства.When the controls change the angle of attack of the auxiliary wing, the design comes into a new state of static equilibrium, i.e. a new angle of attack is established, and therefore a different lifting force of the device.

Таким образом, флюгерное крыло ведет себя по отношению к потоку, как устойчивый флюгер, сохраняя при этом установленный органами управления угол атаки относительно потока, а следовательно, и подъемную силу.Thus, the weather vane behaves with respect to the flow, as a stable weather vane, while maintaining the angle of attack set by the controls relative to the flow, and therefore the lifting force.

Улучшение управляемости самолета обеспечивается тем, что угол атаки изменяют у всего крыла и, тем самым, значительно усиливают реакцию самолета на сигнал управления по сравнению с управлением элеронами.Improving the controllability of the aircraft is ensured by the fact that the angle of attack is changed over the entire wing and, thereby, significantly enhances the response of the aircraft to the control signal compared to the control of ailerons.

Реакция флюгерного крыла на внешние воздействия существенно отличается от реакции обычного крыла.The reaction of the wing wing to external influences differs significantly from the reaction of a conventional wing.

Рассмотрим реакцию обычного крыла и флюгерного крыла на вертикальный порыв ветра. Обозначим через VH горизонтальную, а через Vv - вертикальную составляющую скорости потока. Направим вертикальную составляющую вверх и рассчитаем приращение подъемной силы обычного и флюгерного крыльев с учетом того, что обычно вертикальная составляющая значительно меньше горизонтальной составляющей скорости потока.Consider the reaction of a conventional wing and a vane wing to a vertical gust of wind. We denote by V H the horizontal component and by V v the vertical component of the flow velocity. Let us direct the vertical component upwards and calculate the increment of the lifting force of the conventional and vane wings, taking into account the fact that the vertical component is usually much smaller than the horizontal component of the flow velocity.

Для обычного крыла приращение подъемной силы будет равноFor a conventional wing, the increment of lift will be equal to

Figure 00000004
Figure 00000004

где ρ - плотность воздуха;where ρ is the density of air;

S - площадь крыла;S is the wing area;

Cy0 - коэффициент подъемной силы при горизонтальном направлении потока (при угле атаки, равном α0);C y0 is the lifting coefficient for the horizontal direction of flow (at an angle of attack equal to α 0 );

Figure 00000005
- приращение коэффициента подъемной силы Су из-за изменения угла атаки.
Figure 00000005
- increment of the lifting force coefficient C y due to changes in the angle of attack.

Тогда для приращения подъемной силы обычного крыла, пренебрегая

Figure 00000006
(ввиду его малости по сравнению с VHVV, окончательно получимThen, for the increment of the lifting force of a conventional wing, neglecting
Figure 00000006
(due to its smallness in comparison with V H V V , we finally obtain

Figure 00000007
Figure 00000007

У флюгерного крыла, как было показано выше, угол атаки не меняется, но вектор подъемной силы отклоняется на угол Δα и величина подъемной силы уменьшается пропорционально cos Δα=VH/(VH+Vv).The vane wing, as shown above, the angle of attack does not change, but the lift vector deviates by an angle Δα and the lift decreases proportionally to cos Δα = V H / (V H + V v ).

Тогда для приращения подъемной силы флюгерного крыла (также пренебрегая

Figure 00000008
по сравнению с VHVv) получимThen for the increment of the lift force of the vane wing (also neglecting
Figure 00000008
in comparison with V H V v ) we obtain

Figure 00000009
Figure 00000009

Приращения подъемных сил для обоих крыльев будут направлены вертикально вверх. Сила от вертикальной составляющей скорости, действующая на фюзеляж и хвостовое оперение, также будет направлена вертикально вверх.The lift increments for both wings will be directed vertically upward. The force from the vertical component of the speed acting on the fuselage and tail, will also be directed vertically upward.

Отношение подъемных сил флюгерного и обычного крыла будетThe ratio of the lifting forces of the vane and conventional wing will be

Figure 00000010
Figure 00000010

Знаменатель этого выражения больше единицы, т.е. при вертикальном порыве ветра, направленном вверх, подъемная сила флюгерного крыла изменяется меньше, чем у обычного крыла, что улучшает устойчивость полета по вертикали.The denominator of this expression is greater than one, i.e. with a vertical gust of wind directed upward, the lift force of the vane wing changes less than that of a conventional wing, which improves vertical flight stability.

Примем α0=15°≈0.26 (в радианах), тогда ΔFyf/ΔFycom≈0.17, т.е. при принятых числовых данных и допущениях, приращение подъемной силы флюгерного крыла почти в шесть раз меньше, чем у обычного крыла.We take α 0 = 15 ° ≈0.26 (in radians), then ΔF yf / ΔF ycom ≈0.17, i.e. with the accepted numerical data and assumptions, the increment of the lift force of the weather wing is almost six times less than that of a conventional wing.

При вертикальной скорости, направленной вниз, приращение подъемной силы флюгерного крыла будет такой же, как в предыдущем случае (так как косинус - четная функция), т.е. направлено вертикально вверх,At a vertical speed directed downward, the increment of the lifting force of the vane wing will be the same as in the previous case (since the cosine is an even function), i.e. directed vertically upwards

Figure 00000011
Figure 00000011

При этом силы от вертикальной составляющей потока, действующие на стабилизатор и фюзеляж, направлены вертикально вниз, и они частично компенсируют приращение подъемной силы флюгерного крыла.In this case, the forces from the vertical component of the flow acting on the stabilizer and the fuselage are directed vertically downward, and they partially compensate for the increment of the lifting force of the vane wing.

Приращение подъемной силы обычного крыла (без учета сил от вертикальной составляющей потока, действующих на стабилизатор и фюзеляж и направленных вертикально вниз) будетThe increment of the lifting force of a conventional wing (excluding the forces from the vertical component of the flow acting on the stabilizer and the fuselage and directed vertically downwards) will be

Figure 00000012
Figure 00000012

и направлено вертикально вниз.and directed vertically down.

Отношение приращений подъемных сил флюгерного крыла и обычного крылаThe ratio of the increments of the lifting forces of the vane wing and the conventional wing

Figure 00000013
Figure 00000013

При том же α0 получим

Figure 00000014
т.е. приращение подъемной силы флюгерного крыла по абсолютной величине вдвое меньше, чем у обычного крыла. С учетом того, что у обычного крыла приращение подъемной силы и воздействие вертикальной составляющей потока на фюзеляж и хвостовое оперение суммируются, а в флюгерном крыле вычитаются, это отношение практически будет еще больше.With the same α 0 we get
Figure 00000014
those. the increment of the lifting force of the vane wing in absolute value is half that of a conventional wing. Taking into account the fact that in a conventional wing the increment of the lifting force and the effect of the vertical component of the flow on the fuselage and the tail are added up, and subtracted in the weather wing, this ratio will practically be even greater.

Таким образом, если у обычного крыла приращение подъемной силы направлено в ту же сторону, что и вертикальная составляющая потока, то у флюгерного крыла приращение подъемной силы всегда направлено вертикально вверх, независимо от направления вертикальной составляющей потока. При этом абсолютная величина приращения у флюгерного крыла меньше, чем у обычного крыла, и у самолета, снабженного флюгерным крылом, устойчивость по вертикали будет лучше, чем у самолета с обычным крылом.Thus, if for a conventional wing the increment of the lifting force is directed in the same direction as the vertical component of the flow, then for the vane wing, the increment of the lifting force is always directed vertically upward, regardless of the direction of the vertical component of the flow. At the same time, the absolute increment value of the vane wing is less than that of a conventional wing, and vertical stability will be better for an aircraft equipped with a vane wing than for an aircraft with a conventional wing.

Аналогично при воздействии вертикальной составляющей потока (независимо от его направления) на одно крыло, крен самолета, снабженного флюгерным крылом, будет меньше, чем у самолета с обычным крылом, и устойчивость по крену (а следовательно, и по курсу) будет выше, что существенно повышает безопасность полета.Similarly, when the vertical component of the flow (regardless of its direction) acts on one wing, the roll of an airplane equipped with a vane wing will be less than that of an airplane with a conventional wing, and the roll stability (and therefore, course) will be higher, which is significant improves flight safety.

Все вышеизложенное справедливо для флюгерного крыла при практически любой скорости вертикального потока. Для обычного крыла выкладки справедливы, если полученный угол атаки меньше критического. При угле атаки больше критического последствия для самолета будут катастрофическими, так как подъемная сила крыла резко уменьшается, что приводит к сваливанию самолета на крыло со всеми вытекающими последствиями. Для флюгерного крыла такое развитие событий абсолютно исключено, что значительно увеличивает безопасность полета, особенно при взлете и посадке, когда текущий угол атаки близок к критическому и даже слабый вертикальный поток может привести к серьезным последствиям.All of the above is true for a vane wing at almost any vertical flow rate. For a conventional wing, the calculations are valid if the obtained angle of attack is less than critical. When the angle of attack is more critical, the consequences for the aircraft will be catastrophic, since the wing's lift force decreases sharply, which leads to the aircraft stalling onto the wing with all the ensuing consequences. For a weathervane wing, such a development is absolutely impossible, which significantly increases flight safety, especially during takeoff and landing, when the current angle of attack is close to critical and even a weak vertical flow can lead to serious consequences.

При штопоре поведение самолета, снабженного флюгерным крылом, также существенно отличается от поведения самолета с обычным крылом.In a corkscrew, the behavior of an aircraft equipped with a vane wing also differs significantly from the behavior of an aircraft with a conventional wing.

Для определенности рассмотрим вращение самолета против часовой стрелки при наблюдении с хвоста (левый штопор). Тогда правое и левое флюгерные крылья будут находиться в потоке, скорость которого по абсолютной величине равнаFor definiteness, we consider the rotation of the aircraft counterclockwise when viewed from the tail (left corkscrew). Then the right and left vane wings will be in the stream, the speed of which is equal in absolute value to

Figure 00000015
Figure 00000015

где Vп - скорость пикирования;where V p - dive speed;

Vв - линейная скорость вращения.V in - linear speed of rotation.

Оба флюгерных крыла сохраняют ранее существовавший угол атаки α0 относительно потока, но хорда правого крыла дополнительно будет повернута на положительный, а левого - на отрицательный угол ABSΔα=Arcsin(Vв/V).Both vane wings retain the preexisting angle of attack α 0 relative to the flow, but the chord of the right wing will additionally be turned to positive, and the left to the negative angle ABSΔα = Arcsin (V in / V).

Подъемная сила обоих флюгерных крыльев будет одинакова и равнаThe lifting force of both vane wings will be the same and equal

Figure 00000016
Figure 00000016

где Сy0 - коэффициент подъемной силы при угле атаки α0.where C y0 is the coefficient of lift at an angle of attack α 0 .

Разложив эту силу относительно продольной оси самолета на две составляющие - перпендикулярную Fyr и параллельную Fyp - получим, что у обоих флюгерных крыльев перпендикулярные составляющие Fyr будут одинаковыми, т.к. cosΔα=cos(-Δα)Having decomposed this force relative to the longitudinal axis of the aircraft into two components - perpendicular to F yr and parallel to F yp - we get that the perpendicular components of F yr will be the same for both weather wings, because cosΔα = cos (-Δα)

Figure 00000017
Figure 00000017

В то же время, продольные составляющие также будут равны по абсолютной величине, но отличаться по знаку, причем указанная составляющая у правого крыла будет положительной, а у левого - отрицательнойAt the same time, the longitudinal components will also be equal in absolute value, but differ in sign, the indicated component in the right wing will be positive, and in the left - negative

Figure 00000018
Figure 00000018

Таким образом, при штопоре оба флюгерного крыла создают равную подъемную силу, направленную перпендикулярно продольной оси самолета и выводящую его из пикирования, а продольные составляющие подъемной силы создают момент относительно вертикальной оси самолета, уводящий его нос от направления вращения.Thus, with a corkscrew, both vane wings create equal lift, directed perpendicular to the longitudinal axis of the aircraft and remove it from the dive, and the longitudinal components of the lift force create a moment relative to the vertical axis of the aircraft, leading its nose away from the direction of rotation.

Figure 00000019
Figure 00000019

где LLR - расстояние между точками приложения аэродинамических сил правого и левого флюгерных крыльев.where L LR is the distance between the points of application of the aerodynamic forces of the right and left vane wings.

Оба этих фактора препятствуют возникновению штопора и способствуют выведению самолета из него, повышая безопасность полета.Both of these factors prevent the occurrence of a corkscrew and contribute to the removal of the aircraft from it, increasing flight safety.

При плоском штопоре набегающее флюгерное крыло сохраняет ориентацию относительно продольной оси и его подъемная сила остается направленной вертикально вверх, в то время как убегающее флюгерное крыло разворачивается на 180° и его подъемная сила будет направлена вертикально вниз. Это создает момент относительно продольной оси, опрокидывающий самолет на крыло, что переводит его в пикирование или обычный штопор, из которого, как это было показано выше, самолет выводится легче, чем самолет с обычным крылом.With a flat corkscrew, the oncoming vane wing retains its orientation relative to the longitudinal axis and its lifting force remains directed vertically upward, while the escaping vane wing rotates 180 ° and its lifting force is directed vertically downward. This creates a moment relative to the longitudinal axis, overturning the plane onto the wing, which translates it into a dive or a regular corkscrew, from which, as shown above, the plane is pulled out more easily than a plane with a conventional wing.

Изменение угла атаки вспомогательного крыла независимо от угла атаки основного крыла и сохранение их взаимного расположения при поворотах основного крыла относительно фюзеляжа самолета, достигается, например, при помощи конусного кулачкового механизма (фиг.2).Changing the angle of attack of the auxiliary wing, regardless of the angle of attack of the main wing and maintaining their relative position when the main wing rotates relative to the fuselage of the aircraft, is achieved, for example, using a conical cam mechanism (figure 2).

Конус 1 перемещается по оси поворота основного крыла 2 при помощи органов управления самолета, кулачок-толкатель 3, связанный с вспомогательным крылом, перемещается по оси 4 и изменяет угол атаки вспомогательного крыла. Положение кулачка-толкателя относительно оси 2 далее остается неизменным, независимо от угла поворота основного крыла, так как он при этом обкатывается по одной и той же окружности. Соответственно остается неизменным и угол между хордами основного и вспомогательного крыльев.The cone 1 moves along the axis of rotation of the main wing 2 using the controls of the aircraft, the cam follower 3 associated with the auxiliary wing moves along the axis 4 and changes the angle of attack of the auxiliary wing. The position of the cam follower relative to axis 2 then remains unchanged, regardless of the angle of rotation of the main wing, since it rolls around in the same circle. Accordingly, the angle between the chords of the main and auxiliary wings remains unchanged.

Для существенного увеличения критического угла атаки основного крыла (до 30°-40°) его снабжают автоматическим предкрылком. Благодаря этому максимальная подъемная сила устройства может быть значительно увеличена без применения сложной механизации. При этом угол атаки фюзеляжа остается в том положении, которое задается условиями центровки (в частности может быть равен 0). Тогда при посадке нос самолета будет направлен по линии полета, что позволяет лучше обозревать место посадки и осуществлять посадку на три точки.To significantly increase the critical angle of attack of the main wing (up to 30 ° -40 °), it is equipped with an automatic slat. Due to this, the maximum lifting force of the device can be significantly increased without the use of complex mechanization. In this case, the angle of attack of the fuselage remains in the position that is specified by the centering conditions (in particular, it can be equal to 0). Then, when landing, the nose of the aircraft will be directed along the flight line, which allows a better view of the landing site and landing at three points.

Это существенно облегчает управление самолетом, и тем самым, повышает безопасность полета. Снабжение автоматическим предкрылком вспомогательного крыла дает возможность обеспечить одинаковые условия обтекания обоих крыльев при больших углах атаки.This greatly facilitates the control of the aircraft, and thereby increases flight safety. The provision of an automatic slat for the auxiliary wing makes it possible to provide the same flow conditions for both wings at large angles of attack.

У прямых и стреловидных основных крыльев ось поворота направляют вдоль основного крыла, а у треугольного основного крыла - вдоль его задней кромки, при этом поворот основного крыла вызывает только изменение угла атаки, сохраняя без изменения его конфигурацию вдоль крыла.For straight and swept main wings, the axis of rotation is directed along the main wing, and for a triangular main wing - along its trailing edge, while the rotation of the main wing causes only a change in the angle of attack, maintaining its configuration along the wing without changing.

Обеспечение докритического угла атаки при любых условиях полета достигается тем, что у вспомогательного крыла устанавливают ограничение на угол атаки. При этом угол атаки основного крыла также будет ограничен сверху, т.е. при соответствующем ограничении всегда остается докритическим.Providing a subcritical angle of attack under any flight conditions is achieved by the fact that the auxiliary wing sets a limit on the angle of attack. In this case, the angle of attack of the main wing will also be limited from above, i.e. under the corresponding restriction, it always remains subcritical.

При изменении угла атаки вспомогательного крыла и, соответственно, повороте основного крыла, могут возникнуть крутильные колебания за счет сил инерции. Для срыва этих колебаний на основном крыле и/или на летательном аппарате устанавливают демпфер крутильных колебаний, например гидравлический.When the angle of attack of the auxiliary wing changes and, accordingly, the rotation of the main wing, torsional vibrations due to inertia forces can occur. To disrupt these vibrations, a torsional vibration damper, for example hydraulic, is installed on the main wing and / or on the aircraft.

Claims (6)

1. Флюгерное крыло для создания аэро(гидро)динамической подъемной силы у аппаратов, движущихся в газовой или жидкостной среде, например самолетов, содержащее поворотное крыло и органы управления им, отличающееся тем, что, с целью повышения безопасности полета путем улучшения управляемости при одновременном повышении устойчивости полета, сохранения заданного угла атаки указанного крыла относительно набегающего потока при любых внешних воздействиях и эволюциях самолета, а также обеспечения независимости углов атаки флюгерного крыла и самолета друг от друга, указанное флюгерное крыло выполняют в виде конструкции, состоящей из основного крыла, которое может свободно вращаться вокруг оси, неподвижной относительно самолета и проходящей спереди или сзади точки приложения аэродинамической подъемной силы указанного крыла, хотя бы одного вспомогательного крыла, которое при помощи конструктивного элемента закрепляют на основном крыле спереди или сзади указанной оси на любом расстоянии по вертикали, причем моменты аэродинамических сил основного и вспомогательного крыльев относительно указанной оси направляют встречно и крутизну изменения указанных аэродинамических моментов от угла атаки выбирают больше у того из указанных крыльев, которое обеспечивает аэродинамическую устойчивость конструкции, угол атаки вспомогательного крыла изменяют при помощи органов управления независимо от угла атаки основного крыла, а полученный угол между хордами основного и вспомогательного крыльев поддерживают в дальнейшем неизменным при любом повороте основного крыла вокруг указанной оси.1. Vane wing to create an aero (hydro) dynamic lifting force for devices moving in a gas or liquid medium, such as aircraft, containing a rotary wing and its controls, characterized in that, in order to increase flight safety by improving controllability while increasing flight stability, maintaining a given angle of attack of a specified wing relative to the incident flow under any external influences and evolutions of the aircraft, as well as ensuring independence of the angle of attack of the vane wing and amolets from each other, the specified wing wing is made in the form of a structure consisting of a main wing, which can freely rotate around an axis that is stationary relative to the plane and passing in front or behind the point of application of the aerodynamic lifting force of the specified wing, at least one auxiliary wing, which the structural element is fixed on the main wing in front or behind the specified axis at any vertical distance, and the moments of aerodynamic forces of the main and auxiliary wings relative to the indicated axis, they are directed in the opposite direction and the steepness of the changes in the indicated aerodynamic moments from the angle of attack is chosen more from that of the indicated wings, which ensures the aerodynamic stability of the structure, the angle of attack of the auxiliary wing is changed by means of controls independently of the angle of attack of the main wing, and the obtained angle between the chords of the main and the auxiliary wings are maintained unchanged at any turn of the main wing about the specified axis. 2. Флюгерное крыло по п.1, отличающееся тем, что, с целью улучшения условий взлета и посадки самолета, основное крыло или оба крыла снабжают автоматическим предкрылком.2. Vane wing according to claim 1, characterized in that, in order to improve the take-off and landing conditions of the aircraft, the main wing or both wings are equipped with an automatic slat. 3. Флюгерное крыло по п.1, отличающееся тем, что, с целью сохранения конфигурации прямых и стреловидных основных крыльев, ось, вокруг которой поворачивается система, направляют вдоль основного крыла.3. Vane wing according to claim 1, characterized in that, in order to maintain the configuration of the straight and swept main wings, the axis around which the system rotates is directed along the main wing. 4. Флюгерное крыло по п.1, отличающееся тем, что, с целью сохранения конфигурации треугольного основного крыла, ось, вокруг которой поворачивается система, направляют параллельно задней кромке основного крыла.4. Vane wing according to claim 1, characterized in that, in order to maintain the configuration of the triangular main wing, the axis around which the system rotates is directed parallel to the trailing edge of the main wing. 5. Флюгерное крыло по п.1, отличающееся тем, что, с целью предотвращения сверхкритического обтекания, на угол атаки вспомогательного крыла вводят хотя бы одно ограничение.5. Vane wing according to claim 1, characterized in that, in order to prevent supercritical flow around, at least one restriction is introduced at the angle of attack of the auxiliary wing. 6. Флюгерное крыло по п.1, отличающееся тем, что, с целью предотвращения крутильных колебаний, на самолете и/или на основном крыле устанавливают демпфер крутильных колебаний. 6. Vane wing according to claim 1, characterized in that, in order to prevent torsional vibrations, a torsional vibration damper is installed on the plane and / or on the main wing.
RU2008126644/11A 2008-07-02 2008-07-02 Feather wing RU2375252C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008126644/11A RU2375252C1 (en) 2008-07-02 2008-07-02 Feather wing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008126644/11A RU2375252C1 (en) 2008-07-02 2008-07-02 Feather wing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2375252C1 true RU2375252C1 (en) 2009-12-10

Family

ID=41489491

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008126644/11A RU2375252C1 (en) 2008-07-02 2008-07-02 Feather wing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2375252C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2700084C2 (en) * 2014-09-02 2019-09-13 Регев АМИТ Multi-rotor with rotary wing
US11254430B2 (en) 2014-09-02 2022-02-22 Amit REGEV Tilt winged multi rotor
WO2022050928A1 (en) * 2020-09-03 2022-03-10 Частное Акционерное Общество "Фэд" Wing for a vertical takeoff and landing aircraft, and aircraft having such a wing

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2700084C2 (en) * 2014-09-02 2019-09-13 Регев АМИТ Multi-rotor with rotary wing
US11254430B2 (en) 2014-09-02 2022-02-22 Amit REGEV Tilt winged multi rotor
WO2022050928A1 (en) * 2020-09-03 2022-03-10 Частное Акционерное Общество "Фэд" Wing for a vertical takeoff and landing aircraft, and aircraft having such a wing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Leishman Development of the autogiro: A technical perspective
Neihouse et al. Status of spin research for recent airplane designs
CN103693189B (en) Pitch stabilisation means and rotorcraft comprising such means
CN110320927A (en) Flight control method and system of intelligent deformable aircraft
Hitchens The encyclopedia of aerodynamics
Gavrilovski et al. Parafoil control authority with upper-surface canopy spoilers
RU2375252C1 (en) Feather wing
CN105109669B (en) Aircraft recovery spin improving device
Guglieri Introduction to Flight Dynamics
CN109018330A (en) Vertical landing unmanned plane
RU2397109C2 (en) Method of gliding and glide vehicle
Jones Notes on the stability and control of tailless airplanes
Finch et al. Flight investigation of the effect of vertical-tail size on the rolling behavior of a swept-wing airplane having lateral-longitudinal coupling
RU2785230C1 (en) Aircraft and method for its manufacture
Ericsson et al. Effect of nose slenderness on forebody flow control
Fischel et al. Investigation of Spoiler Ailerons for Use as Speed Brakes Or Glide-path Controls on Two NACA 65-series Wings Equipped with Full-span Slotted Flaps
Babu et al. Helicopter Flapping Under Dynamic Stall
DiCarlo et al. Discontinuous wing leading edge to enhance spin resistance
Gratton et al. The ‘tumble’departure mode in weightshift-controlled microlight aircraft
Goldsmith Stability and control of supersonic aircraft at low speeds
Lowry Recent control studies
RU2277496C1 (en) Balance-type aircraft without horizontal tail and with tiltable wing
LARRABEE Lateral control and sailplane design considerations to optimize altitude gain while thermalling
MARCHMAN, III et al. Performance improvement of delta wings at subsonic speeds due to vortex flaps
Ericsson Dynamic LEX/forebody vortex interaction effects

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110703