RU2513345C1

RU2513345C1 - Hydroplane (versions)

Info

Publication number: RU2513345C1
Application number: RU2013101729/11A
Authority: RU
Inventors: Николай Евгеньевич Староверов
Original assignee: Николай Евгеньевич Староверов
Priority date: 2013-01-14
Filing date: 2013-01-14
Publication date: 2014-04-20

Abstract

FIELD: aircraft engineering.

SUBSTANCE: hydroplane has floating fuselage and wing, outer wings being provided with solid aerodynamic washers. Outer wing external parts can turn downward relative to lengthwise axis or that inclined thereto. Float can be arranged in the wing or be mad integral therewith. Outer wings fold at three points: Between the float and fuselage at the butt between inner wing and float and at the butt between wing tip with float, or at two points: between float and fuselage and at the butt between inner wing or wing tip. Note here that in latter case, through angle of up to 180 degrees.

EFFECT: better stability in water and lower drag.

7 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к авиации.The invention relates to aviation.

Известны гидросамолеты, которые по способу плавания можно условно разделить на три группы: имеющие корпус типа «летающая лодка» достаточной для остойчивости ширины, имеющие корпус типа «летающая лодка» с дополнительными опорными поплавками на крыльях и имеющие два больших удлиненных поплавка, полностью обеспечивающих плавучесть и остойчивость, см. интернет . Все они имеют те или другие недостатки: первые недостаточно остойчивы на волнении, вторые имеют «лишние» с точки зрения веса и аэродинамического сопротивления вспомогательные поплавки и их стойки, третьи имеют тот же недостаток в еще большей степени.There are known seaplanes that can be conventionally divided into three groups according to the method of sailing: having a “flying boat” hull of sufficient width for stability, having a “flying boat” hull with additional support floats on the wings and having two large elongated floats that fully ensure buoyancy and stability, see internet. All of them have these or those shortcomings: the former are not sufficiently stable in waves, the latter have auxiliary floats and their racks “unnecessary” in terms of weight and aerodynamic drag, and the others have the same disadvantage to an even greater extent.

Задача и технический результат изобретения - повышение остойчивости без «лишнего» веса и сопротивления.The objective and technical result of the invention is to increase stability without "excess" weight and resistance.

ВАРИАНТ 1. Для этого консоли крыльев имеют концевые аэродинамические шайбы достаточного объема (то есть не плоские, как фанера), а внешние части консолей выполнены с возможностью поворота вниз относительно продольной или наклонной к ней оси, см. фиг.1, 4.OPTION 1. For this, the wing consoles have end aerodynamic washers of sufficient volume (that is, not flat like plywood), and the outer parts of the consoles are rotatable downward relative to the longitudinal or inclined axis to it, see Figs. 1, 4.

Этот наклон оси нужен для того, чтобы исключить влияние установочного угла атаки крыла на обтекание поворотной части крыла волной, то есть чтобы при входе этого участка консоли крыла в волну не возникало бокового усилия на крыле. Относительно горизонтальной плоскости ось поворота может совпадать с продольной осью самолета или с хордой крыла (при плоской нижней поверхности крыла удобно расположить петли поворота на ней), а в проекции на горизонтальную плоскость ось поворота при ее горизонтальном положении должна быть направлена вперед и к центру самолета, образуя как бы направленный вперед клин (если ось поворота параллельна хорде крыла, этого не нужно). В этом случае угол наклона этой оси относительно продольной оси должен примерно совпадать с установочным углом крыла.This axis tilt is necessary in order to exclude the influence of the installation angle of attack of the wing on the wave flow around the wing part of the wing, that is, when this section of the wing console enters the wave, lateral force on the wing does not occur. With respect to the horizontal plane, the axis of rotation can coincide with the longitudinal axis of the aircraft or with the chord of the wing (with a flat lower surface of the wing it is convenient to place the rotation loops on it), and in the projection onto the horizontal plane, the rotation axis should be directed forward and toward the center of the aircraft, forming a wedge as if directed forward (if the axis of rotation is parallel to the wing chord, this is not necessary). In this case, the angle of inclination of this axis relative to the longitudinal axis should approximately coincide with the installation angle of the wing.

Чтобы при входе повернутой части крыла в волну избежать больших продольных нагрузок, профиль крыла вблизи аэродинамической шайбы должен плавно переходить в острый симметричный профиль небольшой относительной толщины. Это, конечно, несколько повысит скорость отрыва и посадочную скорость вследствие срыва потока на больших углах атаки, но незначительно - на 2-3%. Чтобы этого избежать, можно применить на этих частях крыла предкрылки.In order to avoid large longitudinal loads when entering the turned part of the wing into the wave, the wing profile near the aerodynamic washer should smoothly pass into a sharp symmetrical profile of small relative thickness. This, of course, will slightly increase the separation rate and landing speed due to flow stall at large angles of attack, but slightly by 2-3%. To avoid this, slats can be used on these parts of the wing.

Форма и размеры аэродинамической шайбы должны примерно напоминать виндсерфер. Но она может быть и треугольной, ромбической или круглой в сечении - сигарообразной.The shape and size of the aerodynamic washer should approximately resemble a windsurfer. But it can be triangular, rhombic or round in cross section - cigar-shaped.

Уровень, на который опускаются аэродинамические шайбы, выполняющие роль поплавков, должен примерно соответствовать уровню статической ватерлинии.The level at which the aerodynamic washers fall, acting as floats, should approximately correspond to the level of the static waterline.

Угол, на который поворачиваются концевые участки консолей крыла, должен быть равен примерно 70-90 градусов.The angle at which the end sections of the wing consoles rotate should be approximately 70-90 degrees.

Управление креном при такой конструкции консолей крыла желательно осуществлять флаперонами (аэродинамические поверхности, работающие как закрылки и как элероны), расположенными на неподвижной части крыла. На поворотных частях консолей тоже можно расположить закрылки, но управление ими затруднительно и потому мало целесообразно ввиду их малой площади.The roll control with this design of the wing consoles is preferably carried out by flaperons (aerodynamic surfaces working as flaps and ailerons) located on the fixed part of the wing. You can also place flaps on the rotary parts of the consoles, but controlling them is difficult and therefore not very practical due to their small area.

Следует подчеркнуть, что аэродинамические силы помогают и опусканию, и поднятию концевой части консоли с аэродинамической шайбой-поплавком. При разбеге на взлете за счет несимметричного профиля крыла на концевых участках появляется сила, стремящаяся повернуть их в горизонтальное положение, а при уменьшении скорости после посадки они под действием своего веса стремятся опуститься вниз. Вследствие этого гидроцилиндры, пневмоцилиндры или электроталрепы (винтовая штанга переменной длины с электроприводом), необходимые для поворота концевой части крыла, могут быть очень небольшой мощности. В самых легких самолетах возможно применение тросового привода.It should be emphasized that aerodynamic forces help both lowering and raising the end of the console with an aerodynamic washer-float. During take-off take-off due to the asymmetric profile of the wing, a force appears at the end sections, which tends to turn them horizontally, and when the speed decreases after landing, they tend to lower down under the influence of their weight. As a result, hydraulic cylinders, pneumatic cylinders or electric hoists (screw rod of variable length with electric drive), necessary for turning the end of the wing, can be of very small power. In the lightest aircraft, a cable drive is possible.

Несмотря на то что в полетном положении концевые части крыла подъемной силой прижимаются к неподвижной части крыла, замки их фиксации все же желательны, чтобы при отрицательных перегрузках или при сильной турбулентности они не опустились.Despite the fact that in the flight position the end parts of the wing are pressed against the fixed part of the wing by lifting force, their locks are still desirable so that they do not fall during negative overloads or during strong turbulence.

Желательно, чтобы движитель самолета (винты) не давал реактивного крутящего момента, чтобы не было необходимости в большом откренивающем усилии на флаперонах. Лучше всего применить два двигателя на крыльях, вращающихся в противоположные стороны (можно применить редукторы), или два двигателя над фюзеляжем в связке типа «тянитолкай», или 4 двигателя - по два на крыльях - один тянущий, другой толкающий, причем можно в одной гондоле, а можно в разных. Для легкомоторной авиации в последнем случае можно использовать двигательные головки от подвесных моторов типа «Вихрь» или аналогичных.It is desirable that the propeller of the aircraft (propellers) does not give reactive torque, so that there is no need for a large opening force on the flaperons. It is best to use two engines on wings rotating in opposite directions (gears can be used), or two engines above the fuselage in a pull-pull bundle, or 4 engines - two on wings - one pulling and the other pushing, and it is possible in one gondola , but you can in different. For light-engine aviation in the latter case, you can use motor heads from outboard engines such as "Whirlwind" or similar.

Для одномоторного самолета желательно применение «Пропеллера Староверова», не дающего реактивного момента.For a single-engine aircraft, it is desirable to use the “Staroverov Propeller”, which does not give a reactive moment.

ВАРИАНТ 2. Для уменьшения ширины самолета при сложенных частях крыла можно применить расположение поплавка в крыле или как части крыла и применить двойное складывание консолей крыльев в трех местах - между поплавком и фюзеляжем, на стыке средней части крыла с поплавком и на стыке концевой части крыла с поплавком, см. фиг.2. Если применить поплавок в форме части крыла, то в сложенном состоянии он совершенно не будет заметен, см. фиг.5а и 5б. По сравнению с вариантом 1 этот вариант имеет несколько меньшее аэродинамическое сопротивление, но он значительно сложнее конструктивно, и потому его следует применять в исключительных случаях.OPTION 2. To reduce the width of the aircraft with the wing parts folded, you can use the location of the float in the wing or as part of the wing and apply double folding of the wing consoles in three places - between the float and the fuselage, at the junction of the middle part of the wing with the float and at the junction of the wing end with float, see figure 2. If you use a float in the form of a part of the wing, then in the folded state it will not be noticeable at all, see figa and 5b. Compared with option 1, this option has a slightly lower aerodynamic drag, but it is much more structurally difficult, and therefore it should be used in exceptional cases.

ВАРИАНТ 3. Этот вариант похож на предыдущий, но крыло складывается только в двух местах - между фюзеляжем и поплавком и на стыке средней или концевой части крыла, причем в последнем случае - на угол до 180 градусов, см. фиг.3. Складывание на угол до 180 градусов обеспечить возможно, но крыло в полетном состоянии будет иметь в этом месте уступ. В целом, этот вариант также следует применять только в особых случаях.OPTION 3. This option is similar to the previous one, but the wing is folded in only two places - between the fuselage and the float and at the junction of the middle or end of the wing, and in the latter case - by an angle of up to 180 degrees, see figure 3. Folding at an angle of up to 180 degrees is possible, but the wing in flight condition will have a ledge in this place. In general, this option should also be used only in special cases.

В вариантах 2, 3 необходимы мощные механизмы привода средней части консоли крыла, прочные замки во всех двух-трех сочленениях, усложненный механизм поворота на 180 градусов.In options 2, 3, powerful drive mechanisms for the middle part of the wing console, strong locks in all two or three joints, and a complicated 180-degree rotation mechanism are required.

На фиг.1, 2, 3 показаны соответственно 1, 2, 3 варианты гидросамолета. К фюзеляжу 1 крепится крыло 2, имеющее аэродинамическую шайбу 3 или имеющее встроенный в крыло поплавок 4. Концевая часть консоли 5 может поворачиваться вниз (фиг.1) или вверх (фиг.2, 3). На фиг.2, 3 также поворачивается вниз средняя часть консоли 6.In figure 1, 2, 3, respectively, shown 1, 2, 3 seaplane options. A wing 2 is attached to the fuselage 1, having an aerodynamic washer 3 or having a float built into the wing 4. The end of the console 5 can be rotated down (Fig. 1) or up (Fig. 2, 3). In figure 2, 3 also rotates down the middle part of the console 6.

На левых частях эскизов консоль показана в сложенном состоянии, на правой - в полетном.On the left parts of the sketches, the console is shown in the folded state, on the right - in flight.

На фиг.4 показан гидросамолет по варианту 1 вид сверху (без моторов).Figure 4 shows a seaplane according to option 1 top view (without motors).

На фиг.5а, 5б показано правое крыло по варианту 2 с поплавком 4, имеющим форму профиля крыла, то есть являющимся частью крыла. На фиг.5а - в полетном, на фиг.5б - в посадочном (сложенном) состоянии.On figa, 5b shows the right wing according to option 2 with a float 4 having the shape of a wing profile, that is, being part of the wing. On figa - in flight, on figb - in landing (folded) state.

Работает гидросамолет так: на стоянке консоли крыла находятся в сложенном состоянии, и аэродинамическая шайба 3, являющаяся также поплавком, или поплавки 4 касаются воды. При разбеге, после достижения определенной скорости, на которой самолет начинает управляться по крену элеронами или флаперонами и, следовательно, не нуждается в боковых вспомогательных поплавках 3, 4, подвижные части консолей крыла 5, 6 принимают полетное выпрямленное положение, и самолет взлетает.The seaplane works as follows: in the parking lot, the wing consoles are in a folded state, and the aerodynamic washer 3, which is also a float, or floats 4 touch water. During the take-off run, after reaching a certain speed at which the aircraft begins to roll along the ailerons or flaperons and, therefore, does not need side auxiliary floats 3, 4, the moving parts of the wing consoles 5, 6 take a flight straightened position, and the plane takes off.

При посадке все в обратной последовательности: самолет касается воды фюзеляжем и начинает замедляться. Сразу же можно опускать поплавки 3 или 4.When landing, everything is in the reverse order: the plane touches the water with the fuselage and begins to slow down. Immediately you can lower the floats 3 or 4.

Claims

1. Гидросамолет, содержащий плавающий фюзеляж и крыло, отличающийся тем, что консоли крыльев имеют объемные аэродинамические шайбы, а внешние части консолей выполнены с возможностью поворота вниз относительно продольной или наклонной к ней оси.1. A seaplane containing a floating fuselage and a wing, characterized in that the wing consoles have volume aerodynamic washers, and the outer parts of the consoles are rotatable downward relative to a longitudinal or inclined axis to it.

2. Гидросамолет по п.1, отличающийся тем, что в проекции на горизонтальную плоскость ось поворота направлена вперед и к центру самолета.2. The seaplane according to claim 1, characterized in that in the projection onto the horizontal plane, the axis of rotation is directed forward and toward the center of the aircraft.

3. Гидросамолет по п.1, отличающийся тем, что профиль крыла вблизи аэродинамической шайбы плавно переходит в острый симметричный профиль небольшой относительной толщины.3. The seaplane according to claim 1, characterized in that the wing profile near the aerodynamic washer smoothly passes into a sharp symmetrical profile of small relative thickness.

4. Гидросамолет по п.1, отличающийся тем, что на поворотных частях консолей расположены предкрылки и закрылки.4. The seaplane according to claim 1, characterized in that on the rotary parts of the consoles are slats and flaps.

5. Гидросамолет по п.1, отличающийся тем, что управление креном осуществляется флаперонами.5. The seaplane according to claim 1, characterized in that the roll is controlled by flaperons.

6. Гидросамолет, содержащий плавающий фюзеляж и крыло и отличающийся тем, что поплавок расположен в крыле или как часть крыла, а консоли крыльев складываются в трех местах - между поплавком и фюзеляжем, на стыке средней части крыла с поплавком и на стыке концевой части крыла с поплавком.6. A seaplane containing a floating fuselage and a wing and characterized in that the float is located in the wing or as part of the wing, and the wing consoles are folded in three places - between the float and the fuselage, at the junction of the middle part of the wing with the float and at the junction of the wing end part float.

7. Гидросамолет, содержащий плавающий фюзеляж и крыло, отличающийся тем, что поплавок расположен в крыле или как часть крыла, а консоли крыльев складываются в двух местах - между поплавком и фюзеляжем и на стыке средней или концевой части крыла, причем в последнем случае - на угол до 180 градусов. 7. A seaplane containing a floating fuselage and a wing, characterized in that the float is located in the wing or as part of the wing, and the wing consoles are folded in two places - between the float and the fuselage and at the junction of the middle or end of the wing, and in the latter case - angle up to 180 degrees.