RU2647363C2

RU2647363C2 - Method of regulating the lifting force of the aircraft

Info

Publication number: RU2647363C2
Application number: RU2016136461A
Authority: RU
Inventors: Владимир Дмитриевич Шкилев; Алексей Пантелеевич Коржавый; Дмитрий Владимирович Шкилев; Андрей Сергеевич Голиков
Original assignee: Владимир Дмитриевич Шкилев; Алексей Пантелеевич Коржавый; Дмитрий Владимирович Шкилев; Андрей Сергеевич Голиков
Priority date: 2016-09-12
Filing date: 2016-09-12
Publication date: 2018-03-15
Also published as: RU2016136461A3; RU2016136461A

Abstract

FIELD: aviation.

SUBSTANCE: invention relates to aviation. Method for regulating the lift of an aircraft consists in regulating the thrust of the engine of the aircraft and changing airfoil (1) or reducing the pressure in the upper part of the wings during landing and take-off. During landing and taking off, the pressure is lowered by spraying a cryogenic liquid, for example liquid nitrogen, above the upper part of airfoils (1), preferably above leading edges (2), and fuselage (3).

EFFECT: regulation of the lifting force of the apparatus.

5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к авиации и может быть использовано при создании летательных аппаратов классической формы, так и типа «летающее крыло», блюдца, аппаратов, приспособленных для движения на воздушной подушке с минимальной крейсерской скоростью при посадке и взлете.The invention relates to aviation and can be used to create aircraft of the classic form, and the type of "flying wing", saucers, devices adapted for movement on an air cushion with a minimum cruising speed during landing and take-off.

Известен способ торможения воздушного винта турбовинтового двигателя со свободной турбиной [1], в котором для торможения воздушного винта на стоянке при работающем двигателе сначала снижают режим работы двигателя до режима «малого газа», а затем производят дополнительное снижение мощности свободной турбины путем уменьшения площади сечения на срезе выходного устройства с помощью подвижной перфорированной заслонки. Однако такой способ лишь косвенно влияет на подъемную силу летательного аппарата.A known method of braking the propeller of a turboprop engine with a free turbine [1], in which to brake the propeller in the parking lot when the engine is running, first reduce the engine operation mode to the "low gas" mode, and then additionally reduce the power of the free turbine by reducing the cross-sectional area by slice of the output device using a movable perforated damper. However, this method only indirectly affects the lift of the aircraft.

Известен способ регулирования тяги двигателя летательного аппарата в полете [2], включающий изменение площади выходного сечения сопла.A known method of regulating the thrust of an aircraft engine in flight [2], including changing the area of the output section of the nozzle.

Эту же идею развили в способе регулирования тяги двигателя летательного аппарата в полете [2] за счет повышения точности регулирования тяги двигателя. Для этого определяют ускорение летательного аппарата, производят дополнительные изменения площади выходного сечения сопла с последующим измерением ускорения и сравнивают значение ускорения до и после дополнительного изменения площади сопла до тех пор, пока упрощение ускорения не станет равным нулю. Однако и эти способы [2-3] лишь косвенно влияют на подъемную силу летательного аппарата.The same idea was developed in the method of regulating the engine thrust of an aircraft in flight [2] by increasing the accuracy of regulation of engine thrust. To do this, determine the acceleration of the aircraft, make additional changes in the area of the outlet section of the nozzle with subsequent measurement of acceleration, and compare the value of acceleration before and after additional changes in the area of the nozzle until the simplification of acceleration becomes zero. However, these methods [2-3] only indirectly affect the lift of the aircraft.

Известен способ работы двигателя [4] за счет создания разности давления при сгорании органического топлива и распылом криогенной жидкости. Однако к летательным аппаратам такая технология не имеет отношения.A known method of engine operation [4] by creating a pressure difference during the combustion of fossil fuels and spray of cryogenic liquid. However, this technology has no relation to aircraft.

Самым известным способом является изменение профиля крыла, например, за счет выпуска подкрылок или увеличения угла атаки [5-6]. Увеличивая при этом скорость потока над верхней частью крыльев, создавая при этом, согласно закону Бернулли, пониженное давление над верхней частью крыльев. Разность давлений под нижней и верхней часть крыльев и создает подъемную силу летательного аппарата. Однако такой способ имеет существенные ограничения по увеличению подъемной силы, позволяя делать посадку пассажирским самолетам со скоростями выше 200 км/час, а военным в 260-350 км/час. Такие скорости при посадке зачастую приводят к многочисленным авариям. При скоростях менее критических самолет не может совершить посадку из-за слабой подъемной силы, обусловленной небольшой разностью давлений снизу и сверху крыльев. Менять что-либо при посадке с фюзеляжем практически невозможно. Особенно сильно эти проблемы возникают при посадке военных самолетов на палубу авианосцев. При посадке гражданских самолетов на бетонную полосу снижение скорости посадки с 200 до 100 км/час позволит снять стресс с большинства пассажиров.The most famous method is to change the wing profile, for example, by releasing the wing flaps or increasing the angle of attack [5-6]. While increasing the flow velocity over the upper part of the wings, while creating, according to Bernoulli's law, a reduced pressure over the upper part of the wings. The pressure difference under the lower and upper part of the wings creates the lifting force of the aircraft. However, this method has significant restrictions on increasing lift, allowing passenger aircraft to land at speeds above 200 km / h, and military aircraft at 260-350 km / h. Such landing speeds often lead to numerous accidents. At speeds less than critical, the aircraft cannot land due to weak lift due to the small pressure difference between the wings below and above. Changing anything while landing with the fuselage is almost impossible. These problems arise especially when landing military aircraft on the deck of aircraft carriers. When landing civilian aircraft on a concrete strip, a decrease in landing speed from 200 to 100 km / h will relieve stress from most passengers.

В качестве прототипа выбран способ увеличения подъемной силы крыла самолета [7]. Способ заключается в отборе воздуха с верхней поверхности крыла через отверстия, которые соединены, по меньшей мере, одним каналом с компрессором или вентилятором газотурбинного двигателя и образуют входное сечение воздухозаборника указанного двигателя. Воздух отбирают более чем с 20% верхней поверхности крыла. Отверстия могут иметь форму щели и расположены в несколько рядов по поверхности крыла, а в качестве газотурбинного двигателя может быть использован двухконтурный турбореактивный двигатель.As a prototype of the selected method of increasing the lifting force of the wing of the aircraft [7]. The method consists in taking air from the upper surface of the wing through openings that are connected by at least one channel to a compressor or fan of a gas turbine engine and form an inlet section of the air intake of said engine. Air is taken from more than 20% of the upper surface of the wing. The holes may have a slot shape and are arranged in several rows along the wing surface, and a double-circuit turbojet engine can be used as a gas turbine engine.

Целью предлагаемого изобретения является повышение подъемной силы летательного аппарата и снижение его скорости при взлете и посадке.The aim of the invention is to increase the lift of the aircraft and reduce its speed during takeoff and landing.

Однако возможности такого способа ограничены. В частности, его нужно совмещать со сбросом его под фюзеляж или под нижнюю часть крыльев, а не бесполезно сбрасывать через двухконтурный турбореактивный двигатель в виде горизонтальной струи. К недостаткам можно отнести и большое количество (до 20% площади крыла) отверстий, снижающих прочность крыла. Сброс воздуха под фюзеляж или под нижнюю часть крыльев, увеличивающий давление в нижней части крыльев, а следовательно, и повышающий подъемную силу, в нем не используется.However, the possibilities of this method are limited. In particular, it needs to be combined with dropping it under the fuselage or under the lower part of the wings, and not uselessly dropping through a dual-circuit turbojet engine in the form of a horizontal jet. The disadvantages include a large number (up to 20% of the wing area) of holes that reduce the strength of the wing. Air discharge under the fuselage or under the lower part of the wings, which increases the pressure in the lower part of the wings, and therefore increases the lifting force, is not used in it.

Целью предлагаемого способа является существенное увеличение подъемной силы летательного аппарата. Как правило, во всех учебниках в анализе подъемной силы присутствуют только крылья [6], однако в данном случае уместно учитывать и фюзеляж. Изменение давления в верхней части фюзеляжа носит не гидродинамическую причину, а осуществляется с помощью другого физического эффекта.The aim of the proposed method is a significant increase in the lifting force of the aircraft. As a rule, in all textbooks, only wings are present in the analysis of lift [6], however, in this case, the fuselage is also appropriate. The pressure change in the upper part of the fuselage is not a hydrodynamic cause, but is carried out using another physical effect.

Особенность данного способа осуществляется тем, что при посадке и взлете над верхней частью крыльев, преимущественно на передними кромками, и фюзеляже понижают давление за счет распыла криогенной жидкости, например жидкого азота. К другим особенностям можно отнести то, что распыл криогенной жидкости осуществляют симметрично относительно центра тяжести летательного аппарата.The peculiarity of this method is carried out by the fact that during landing and take-off above the upper part of the wings, mainly at the leading edges, and the fuselage, the pressure is reduced by spraying a cryogenic liquid, for example liquid nitrogen. Other features include the fact that the cryogenic liquid is sprayed symmetrically with respect to the center of gravity of the aircraft.

Изменение направление крейсерского полета осуществляется за счет нарушения симметрии распыла криогенной жидкости между правым и левым крылом.Changing the direction of cruising is carried out due to the violation of the symmetry of the spray of cryogenic liquid between the right and left wing.

К особенностям можно отнести и то, что запас криогенной жидкости на борту летательного аппарата набирают путем использования турбодетандера во время полета.The peculiarities include the fact that the supply of cryogenic liquid on board the aircraft is gained by using a turboexpander during flight.

Техническим результатом данного изобретения является возможность регулирования подъемной силы летательного аппарата при посадке и взлете на малых скоростях.The technical result of this invention is the ability to control the lift of the aircraft during landing and take-off at low speeds.

На рис. 1 схематично изображен летательный аппарат, работающий с применением данного способа. При посадке и взлете над верхней частью крыльев 1, преимущественно над передними кромками 2, и фюзеляжа 3 понижают давление за счет распыла криогенной жидкости, например жидкого азота. Распыл криогенной жидкости осуществляют с помощью криогенных форсунок 4 симметрично относительно центра тяжести 5 летательного аппарата. Изменение направления полета реализуется за счет нарушения симметрии распыла криогенной жидкости между правым и левым крылом. Военные самолеты с такой системой могут совершать изменения траектории полета, недоступные другим самолетам, и совершенствовать тактику воздушного боя по новым схемам.In fig. 1 schematically shows an aircraft operating using this method. When landing and taking off above the upper part of the wings 1, mainly above the leading edges 2, and the fuselage 3, the pressure is reduced by spraying a cryogenic liquid, for example liquid nitrogen. The cryogenic liquid is sprayed using cryogenic nozzles 4 symmetrically with respect to the center of gravity 5 of the aircraft. A change in the direction of flight is realized due to the violation of the symmetry of the spray of cryogenic liquid between the right and left wings. Military aircraft with such a system can make flight path changes unavailable to other aircraft, and improve tactics of air combat according to new schemes.

Запас криогенной жидкости на борту летательного аппарата набирают путем использования турбодетандера 6 во время полета. Оптимальное место расположения криогенного контейнера 7 в фюзеляже 3, а все трубопроводы 8, клапана и форсунки 4 должны быть выполнены в криогенном варианте. Наиболее эффективно использовать турбодетандер 6 при посадке. Поскольку способ предлагают использовать только при взлете и посаде, то проблем со льдообразованием на крыльях удается избежать. Длительность процесса распыла не превышает минуты.The stock of cryogenic fluid on board the aircraft is recruited by using a turbo-expander 6 during flight. The optimal location of the cryogenic container 7 in the fuselage 3, and all pipelines 8, valves and nozzles 4 should be made in the cryogenic version. The most efficient use of turbo-expander 6 is when landing. Since the method is proposed to be used only during take-off and landing, problems with ice formation on the wings can be avoided. The duration of the spray process does not exceed a minute.

Таким образом, предложен способ создания подъемной силы летательного аппарата, позволяющий взлетать аппарату и совершать посадку практически в условиях, не требующих протяженной посадочной полосы. Особенно привлекательно использовать данный способ для посадки военной авиации на авианосцы.Thus, a method for creating aircraft lift is proposed that allows you to take off the aircraft and land almost in conditions that do not require an extended landing strip. It is especially attractive to use this method for landing military aircraft on aircraft carriers.

Патентная информацияPatent Information

1. Патент SU №1466376.1. Patent SU No. 1466376.

2. Патент ФРГ №1426433.2. The Federal Republic of Germany patent No. 1426433.

3. Патент SU №1663980.3. Patent SU No. 1663980.

4. Положительное решение по заявке №2012148856 на Способ работы двигателя.4. A positive decision on the application No. 2012148856 on the way the engine works.

5. Аэродинамика самолета / под ред. Г.Н. Котельникова. - Москва, Воениздат, 1974.5. Aerodynamics of the aircraft / ed. G.N. Kotelnikova. - Moscow, Military Publishing House, 1974.

6. Энергетические методы увеличения подъемной силы крыла Петров А.В. ISBN: 978-5-9221-1343-4, 2011, 404 стр.6. Energy methods of increasing the lifting force of a wing Petrov AV ISBN: 978-5-9221-1343-4, 2011, 404 pp.

7. Патент SU №2240957 на Способ увеличения подъемной силы крыла самолета.7. Patent SU No. 2240957 on a Method of increasing the lifting force of an airplane wing.

Claims

1. Способ регулирования подъемной силы летательного аппарата путем регулирования тяги двигателя летательного аппарата и изменения профиля крыла, или снижения давления в верхней части крыльев при посадке и взлете, отличающийся тем, что при посадке и взлете над верхней частью крыльев, преимущественно над передними кромками, и фюзеляжа понижают давление за счет распыла криогенной жидкости, например жидкого азота или воздуха.1. The method of regulating the lifting force of an aircraft by adjusting the thrust of the engine of the aircraft and changing the wing profile, or reducing pressure in the upper part of the wings during landing and take-off, characterized in that during landing and take-off above the upper part of the wings, mainly over the leading edges, and the fuselage is lowered by spraying a cryogenic liquid, such as liquid nitrogen or air.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что распыл криогенной жидкости осуществляют с помощью криогенных форсунок, расположенных симметрично относительно центра тяжести летательного аппарата2. The method according to p. 1, characterized in that the spray of cryogenic liquid is carried out using cryogenic nozzles located symmetrically relative to the center of gravity of the aircraft

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стабилизация и изменение направления полета реализуется за счет регулирования симметрии распыла криогенной жидкости между правым и левым крылом.3. The method according to p. 1, characterized in that the stabilization and change of direction of flight is implemented by adjusting the symmetry of the spray of cryogenic liquid between the right and left wing.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что распыл криогенной жидкости осуществляют путем совмещения с отсосом воздуха через перфорации в крыльях и сброса его под фюзеляж или нижнюю часть крыльев.4. The method according to p. 1, characterized in that the spray of cryogenic liquid is carried out by combining with the suction of air through perforations in the wings and dumping it under the fuselage or the lower part of the wings.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что запас криогенной жидкости на борту летательного аппарата набирают путем использования турбодетандера во время полета.5. The method according to p. 1, characterized in that the supply of cryogenic liquid on board the aircraft is gained by using a turboexpander during flight.