RU2581642C2

RU2581642C2 - Wing airfoil

Info

Publication number: RU2581642C2
Application number: RU2014128256/11A
Authority: RU
Inventors: Альберт Васильевич Петров; Юрий Георгиевич Степанов; Александр Владимирович Потапчик; Татьяна Николаевна Грачева
Priority date: 2014-07-10
Filing date: 2014-07-10
Publication date: 2016-04-20
Also published as: RU2014128256A

Abstract

FIELD: aviation.

SUBSTANCE: wing aerodynamic profile comprises a nose part of a circular shape with a small radius from the front edge to the joint with the bottom surface contour. Nose part of the wing profile from the front edge of the profile to the joint with the upper surface contour is made in the form of a circle with a larger radius, connected to a circle with a smaller radius with a common tangent on the profile leading edge. Large radius of the nose part circle on the side of the upper surface of the profile is equal to 7-10% of the profile cord. Small radius of the circle on the side of the profile lower surface is equal to 1-2% of the profile chord.

EFFECT: invention is aimed at an increase of ascentional force at high angles of attack.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к авиационной технике и, в частности, к конструкциям крыльев для летательных аппаратов дозвуковых и околозвуковых скоростей полета.The invention relates to aeronautical engineering and, in particular, to wing structures for aircraft of subsonic and transonic flight speeds.

Форма аэродинамических профилей оказывает наибольшее влияние на аэродинамические характеристики крыльев.The shape of the aerodynamic profiles has the greatest impact on the aerodynamic characteristics of the wings.

В настоящее время консольные части большинства крыльев для дозвуковых и околозвуковых скоростей полета выполняются из аэродинамических профилей, включающих носовой участок круговой формы, плавно сопрягающийся с контурами верхней и нижней поверхности, соединяющимися на задней кромке профиля. В большинстве случаев круговая форма носовых частей аэродинамических профилей крыла выполняется в виде участка окружности. Величина радиуса окружности носового участка профиля оказывает существенное влияние на его аэродинамические характеристики.Currently, the cantilever parts of most of the wings for subsonic and transonic speeds are made of aerodynamic profiles, including a circular nose section that smoothly mates with the contours of the upper and lower surfaces connecting at the trailing edge of the profile. In most cases, the circular shape of the bow of the aerodynamic wing profiles is made in the form of a section of a circle. The radius of the circumference of the nose section of the profile has a significant impact on its aerodynamic characteristics.

Аналогом предлагаемого изобретения является известный аэродинамический профиль Уиткомба с носовой частью, выполненной в виде окружности с большим радиусом равным r=2с² (где с - относительная толщина профиля) (патент США №3952971, US CL 244/35R, 1976 г.). Данный профиль имеет отрицательную вогнутость средней линии в области максимальной толщины. На данном профиле околозвуковой кризис обтекания (резкий рост сопротивления) наступает при более высоких значениях чисел Маха по сравнению с профилями других типов. Недостатками данного профиля являются низкое значение коэффициента максимальной подъемной силы и высокое аэродинамическое сопротивление на докритических скоростях полета.An analogue of the invention is the well-known aerodynamic profile of Whitcomb with a bow made in the form of a circle with a large radius equal to r = 2s ² (where c is the relative thickness of the profile) (US patent No. 3952971, US CL 244 / 35R, 1976). This profile has a negative concavity of the midline in the region of maximum thickness. On this profile, a transonic flow crisis (a sharp increase in resistance) occurs at higher Mach numbers compared to other types of profiles. The disadvantages of this profile are the low maximum lift coefficient and high aerodynamic drag at subcritical flight speeds.

Известна модификация аэродинамического профиля крыла со смещенной вниз передней кромкой и увеличенным радиусом носовой части профиля до относительного значения r=1,29% хорды при сохранении формы верхней поверхности (патент США №4050651, US CL244/35R, 1977 г.). Предложенная модификация формы носовой части профиля крыла позволяет увеличивать коэффициент максимальной подъемной силы крыла на взлетно-посадочных скоростях. Недостатком аэродинамического профиля со смещением вниз и увеличением радиуса носовой части является увеличение сопротивления на малых углах атаки при крейсерском режиме полета. Увеличение сопротивления обусловлено возникновением пика разрежения у носка профиля со стороны нижней поверхности, который приводит к утолщению пограничного слоя, возникновению вихреобразования не нижней поверхности профиля и росту аэродинамического сопротивления.There is a known modification of the aerodynamic profile of a wing with a leading edge shifted downward and an increased nose radius to a relative value r = 1.29% of the chord while maintaining the shape of the upper surface (US patent No. 4050651, US CL244 / 35R, 1977). The proposed modification of the shape of the bow of the wing profile allows you to increase the coefficient of maximum lifting force of the wing at take-off and landing speeds. The disadvantage of the aerodynamic profile with a downward shift and an increase in the radius of the bow is the increase in resistance at small angles of attack during the cruising flight mode. The increase in resistance is caused by the appearance of a rarefaction peak at the nose of the profile from the side of the lower surface, which leads to a thickening of the boundary layer, the appearance of vortex formation on the lower surface of the profile, and an increase in aerodynamic drag.

Прототипом предлагаемого изобретения является аэродинамический профиль крыла с относительно большой положительной вогнутостью и носовой частью круговой формы с относительно малым радиусом, приблизительно 1,45% хорды при максимальной относительной толщине профиля 16% хорды (патент ЕР А1 0068121, МПК В64С 3/14, 1982 г.).The prototype of the invention is the aerodynamic profile of a wing with a relatively large positive concavity and a circular nose with a relatively small radius, approximately 1.45% chord with a maximum relative thickness of the profile of 16% chord (patent EP A1 0068121, IPC B64C 3/14, 1982 .).

Относительно малый радиус окружности носовой части профиля обеспечивает ему плавное, благоприятное обтекание и малое аэродинамическое сопротивление на малых углах атаки при крейсерских скоростях полета.The relatively small radius of the circumference of the bow of the profile provides it with a smooth, favorable flow and low aerodynamic drag at small angles of attack at cruising flight speeds.

Недостатком прототипа является то, что относительно малый радиус окружности носовой части профиля ограничивает величину коэффициента максимальной подъемной силы на больших углах атаки.The disadvantage of the prototype is that the relatively small radius of the circumference of the bow of the profile limits the coefficient of maximum lifting force at large angles of attack.

Задачей и техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение увеличения коэффициента максимальной подъемной силы аэродинамического профиля на больших углах атаки при взлетно-посадочных скоростях полета без увеличения коэффициента аэродинамического сопротивления на крейсерских скоростях полета.The objective and technical result of the invention is to provide an increase in the coefficient of maximum lifting force of the aerodynamic profile at large angles of attack at take-off and landing flight speeds without increasing the coefficient of aerodynamic drag at cruising flight speeds.

Решение задачи и технический результат достигаются тем, что профиль крыла, включающий носовую часть круговой формы малого радиуса от передней кромки до сопряжения с контуром нижней поверхности, выполнен с носовой частью от передней кромки профиля до сопряжения с контуром верхней поверхности в виде окружности большего радиуса, сопрягающейся с окружностью малого радиуса с общей касательной на передней кромке профиля.The solution of the problem and the technical result are achieved in that the wing profile, including the nose of a circular shape of small radius from the leading edge to the interface with the contour of the bottom surface, is made with the nose from the front edge of the profile to the interface with the contour of the upper surface in the form of a circle of larger radius, mating with a circle of small radius with a common tangent at the leading edge of the profile.

Большой радиус окружности носовой части со стороны верхней поверхности профиля выполнен равным 7-10% хорды профиля, а малый радиус окружности со стороны нижней поверхности профиля выполнен равным 1-2% хорды профиля.The large radius of the nose circumference from the side of the upper surface of the profile is made equal to 7-10% of the profile chord, and the small radius of the circle from the side of the lower surface of the profile is made equal to 1-2% of the profile chord.

На фиг. 1 представлен общий вид и схема построения формы носовой части предлагаемого профиля крыла.In FIG. 1 shows a general view and a diagram for constructing the shape of the bow of the proposed wing profile.

На фиг. 2 представлено сравнение предлагаемого профиля крыла и профиля-прототипа по данным, приведенным в патенте ЕР А1 0068121, МПК В64С 3/14, 1982 г.In FIG. 2 presents a comparison of the proposed wing profile and the profile of the prototype according to the data given in patent EP A1 0068121, IPC B64C 3/14, 1982

На фиг. 3 представлено сравнение расчетных значений коэффициента подъемной силы Су от угла атаки α для предлагаемого профиля крыла и профиля крыла прототипа на взлетно-посадочных скоростях полета.In FIG. 3 presents a comparison of the calculated values of the coefficient of lifting force Su from the angle of attack α for the proposed wing profile and the wing profile of the prototype at take-off and landing flight speeds.

На фиг. 4 представлено сравнение расчетных значений коэффициента подъемной силы Су от коэффициента сопротивления Сх на крейсерской скорости полета.In FIG. 4 shows a comparison of the calculated values of the coefficient of lifting force Su from the drag coefficient Cx at cruising flight speed.

Предлагаемый аэродинамический профиль крыла выполнен с носовой частью 1, состоящей из большой окружности с радиусом R и малой окружности с радиусом r (фиг. 1, фиг. 2). Обе окружности соединяются на передней кромке профиля с общей касательной. Центры большой и малой окружностей могут находиться на хорде профиля 4. В этом случае, общая касательная окружностей будет перпендикулярна хорде профиля. Большая окружность носовой части плавно сопрягается с контуром верхней поверхности 3 и является ее частью. Малая окружность носовой части плавно сопрягается с контуром нижней поверхности 2 и является ее частью.The proposed aerodynamic profile of the wing is made with the bow 1, consisting of a large circle with a radius R and a small circle with a radius r (Fig. 1, Fig. 2). Both circles are connected at the leading edge of the profile with a common tangent. The centers of the large and small circles can be located on the chord of profile 4. In this case, the general tangent of the circles will be perpendicular to the chord of the profile. The large circumference of the bow smoothly mates with the contour of the upper surface 3 and is part of it. The small circumference of the bow smoothly mates with the contour of the lower surface 2 and is part of it.

Проведенные параметрические исследования показали, что наилучший эффект достигается при выполнении большого радиуса окружности носовой части со стороны верхней поверхности профиля равным 7-10% хорды профиля, а малого радиуса окружности со стороны нижней поверхности профиля равным 1-2% хорды профиля.The conducted parametric studies showed that the best effect is achieved when a large radius of the nose circle from the side of the upper surface of the profile is equal to 7-10% of the chord of the profile, and a small radius of the circle from the side of the lower surface of the profile is 1-2% of the chord of the profile.

Большой радиус окружности носовой части профиля со стороны верхней поверхности обеспечивает профилю более высокие значения коэффициента максимальной подъемной силы на больших углах атаки при взлетно-посадочных скоростях с числом М≈0,15 (фиг. 3).The large radius of the circumference of the nose of the profile from the upper surface provides the profile with higher values of the coefficient of maximum lifting force at large angles of attack at takeoff and landing speeds with the number M ≈ 0.15 (Fig. 3).

Малый радиус окружности носовой части профиля со стороны нижней поверхности обеспечивает предлагаемому профилю сохранение малого аэродинамического сопротивления на малых углах атаки со значениями Су=0,3-0,5 при крейсерской скорости полета с числом М≈0,6 (фиг. 4).The small radius of the circumference of the bow of the profile from the bottom surface provides the proposed profile with a low aerodynamic drag at small angles of attack with values of Su = 0.3-0.5 at cruising flight speed with the number M ≈ 0.6 (Fig. 4).

Эффективность использования предлагаемого профиля в крыле на модели транспортного самолета была подтверждена экспериментально.The effectiveness of the use of the proposed profile in the wing on the model of a transport aircraft was confirmed experimentally.

Claims

Аэродинамический профиль крыла, включающий скругленную носовую часть выпуклой формы, плавно сопрягающуюся с контурами верхней и нижней поверхностей, отличающийся тем, что скругленная носовая часть профиля крыла выполнена с радиусом кривизны по верхней поверхности равным 7-10% хорды профиля и с радиусом кривизны по нижней поверхности равным 1-2% хорды профиля. The aerodynamic profile of the wing, including a rounded nose of a convex shape, smoothly mating with the contours of the upper and lower surfaces, characterized in that the rounded nose of the wing profile is made with a radius of curvature on the upper surface equal to 7-10% of the chord of the profile and a radius of curvature on the lower surface equal to 1-2% of the profile chord.