УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ ПОДЪЕМНОЙ СИЛЫ

Полезная модель относится к транспортной технике и может быть использовано в устройствах для управления изменением подъемной силы для тела в потоке текучей среды.
За прототип выбрано изобретение, согласно которому увеличение подъемной силы и управление аэродинамическими характеристиками крыла осуществляют с использованием нескольких выдвигающихся жестких стержней, установленных внутри области отрыва потока, вдоль всего размаха крыла параллельно передней кромке крыла на линии растекания трехмерного возвратного течения (см. российский патент №2128601).
Указанный способ управления срывом потока и, тем самым, подъемной силой, основан на результатах экспериментальных исследований картины течения при срыве потока, которые показали, что, например, над крылом в области срыва потока возникают два крупномасштабных вихря, вращающихся в противоположные стороны в плоскости крыла, под влиянием которых поток на поверхности крыла движется от задней кромки крыла к передней, а затем растекается по линии растекания от центра к краям крыла. Элементы, являющиеся дифференцирование выдвигаемыми и установленные на этой линии растекания, вносят дополнительные возмущения в течение в зависимости от их количества и позволяют добиться присоединения потока, как на части, так и на всей аэродинамической поверхности.
Недостатком прототипа является то, что указанные элементы выполняются жесткими и устанавливаются исключительно на заранее определенной линии растекания трехмерного возвратного течения.
При этом, жесткость выступающих элементов, использованных в прототипе, оказывает воздействие на материал поверхности тела и, кроме того, увеличивает лобовое аэродинамическое сопротивление всей конструкции.
В тоже время, согласно теореме Жуковского, величина подъемной силы пропорциональна плотности среды, скорости потока и циркуляции скорости потока.
н
в
н
в
На фиг.1 показано обтекание профиля крыла самолета (Y -подъемная сила крыла). При этом, скорость потока на нижней поверхности аэродинамического тела меньше скорости потока на верхней поверхности аэродинамического тела (V<V), а давление на нижней поверхности аэродинамического тела больше давления на верхней поверхности аэродинамического тела (р>р). Подъемная сила выражается следующим соотношением: , где:
Y - подъемная сила крыла;
у
с - безразмерный коэффициент подъемной силы, зависящий, в общем случае, от формы тела, его ориентации в среде и чисел Рейнольдса Re и Маха М;
ρ - плотность среды;
S - величина характерной для тела площади (например, площади крыла в плане);
ν - скорость набегающего потока.
у
Значение с определяют теоретическим расчетом или экспериментально. Так, согласно теории Жуковского, для крыла в плоскопараллельном потоке при небольших углах атаки
у
0
с=2m(а-а), где:
m - коэффициент, зависящий от формы профиля крыла, например для тонкой слабо изогнутой пластины m=р;
а - угол атаки (угол между направлением скорости набегающего потока и хордой крыла);
0
а - угол нулевой подъемной силы.
Таким образом, любое изменение формы тела, в том числе и за счет гибких выдвигающихся элементов, приводит к изменению подъемной силы.
Технической задачей настоящей полезной модели стало создание устройства для изменения величины подъемной силы и для управления динамическими характеристиками тела в потоке текучей среды.
Упомянутая техническая задача достигается посредством создания устройства для изменения подъемной силы для тела в потоке текучей среды, которое согласно полезной модели содержит
один или более элементов, выдвигающихся из обтекаемой потоком поверхности тела, причем упомянутые выдвигающиеся элементы выполнены гибкими.
Предпочтительно, поперечное сечение, по меньшей мере, одного выдвигающегося гибкого элемента является круглым. Как вариант, поперечное сечение, по меньшей мере, одного выдвигающегося гибкого элемента является многоугольным. При этом, по меньшей мере, один гибкий элемент может представлять собой гибкую ленту.
Преимущественно, устройство представляет собой устройство для изменения подъемной силы крыла самолета.
Предпочтительно, измерение состояния обтекания потоком поверхности осуществляют с использованием датчиков.
Предпочтительно, множество гибких элементов установлено на большей части обтекаемой потоком поверхности. Как вариант, множество гибких элементов установлено на части обтекаемой потоком поверхности. При этом гибкий элемент может быть жестко прикреплен к концу штока, установленного под обтекаемой потоком поверхностью, посредством которого гибкий элемент выдвигается на заданное расстояние над упомянутой обтекаемой потоком поверхностью.
Указанные признаки не выявлены в других технических решениях при изучении уровня данной области техники и, следовательно, решение является новым и имеет необходимый уровень.
Далее полезная модель будет описана более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - схема обтекания профиля аэродинамической поверхности; и
Фиг.2 - схематичный вид одного из вариантов воплощения настоящей полезной модели.
Устройство для изменения подъемной силы для тела в потоке текучей среды согласно полезной модели содержит один или более выдвигающихся гибких элементов 1 (см. фиг.2), которые выступают из обтекаемой поверхности 2 аэродинамического тела и выполнены гибкими. При этом поперечное сечение гибких элементов 1 может иметь любую подходящую форму, например, оно может быть выполнено с круглым поперечным сечением или с многоугольным поперечным
сечением. При необходимости, гибкие элементы 1 могут быть выполнены в виде гибкой ленты, выпускаемой на заданное расстояние от аэродинамической поверхности 2.
Согласно одному предпочтительному варианту воплощения полезной модели устройство для изменения подъемной силы представляет собой устройство для изменения подъемной силы крыла самолета.
При этом, можно выполнять измерение состояния обтекания потоком поверхности с использованием любых известных в данной области техники подходящих датчиков.
В другом предпочтительном варианте воплощения множество гибких элементов 1 установлено на большей части обтекаемой потоком поверхности 2. При этом они могут отстоять друг от друга на равные расстояния. В другом варианте воплощения множество гибких элементов 1 установлено только на заданных частях обтекаемой потоком поверхности 2.
Одним из возможных устройств для выдвижения гибких элементов может являться двигающийся в пазе 3 шток 4, к концу которого прикреплен гибкий элемент. При этом паз 3 совпадает по форме с выдвигаемым гибким элементом и позволяет ему плавно выдвигаться над поверхностью 2 тела.
Хотя устройство согласно настоящей полезной модели описан в виде предпочтительных вариантов осуществления, специалистам в данной области техники будет очевидно множество изменений и модификаций, входящих в объем настоящей полезной модели.