КРЫЛО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
AIRCRAFT WING

Изобретение относится к области моделирования летательных аппаратов, преимущественно, самолетов с прямым крылом.
Известно крыло летательного аппарата, содержащее прикрепленный к фюзеляжу каркас, обшивку, верхние и нижние аэродинамические поверхности, элементы отклонения воздушных потоков [1].
Задача изобретения заключается в увеличении устойчивости и маневренности летательного аппарата в условиях полета.
Технический результат решения поставленной задачи достигается тем, что в крыле летательного аппарата, содержащем прикрепленный к фюзеляжу каркас, обшивку, верхние и нижние аэродинамические поверхности, элементы отклонения воздушных потоков, концевая часть крыла снабжена закрепленным на держателе полым вращающимся на центральной оси диском, имеющим обод, выпуклую верхнюю и плоскую нижнюю аэродинамические поверхности, причем держатель диска расположен поперек по отношению к осевой линии фюзеляжа и закреплен в каркасе с возможностью поворота. Центральная ось снабжена двигателем, выполненным в виде крестовины с чашками на концах, расположенным сверху и/или снизу диска. Держатель диска снабжен тормозом, останавливающим вращение диска.
На фиг. 1 изображен летательный аппарат с вращающимися дисками, расположенными у концевой части крыльев; на фиг. 2 показана схема механизма поворота держателя диска, выполненного в виде гидродвигателя/пневмодвигателя; на фиг. 3 изображен установленный в поворотном держателе диск (показан в сечении) с двигателем, закрепленным на конце центральной оси, вид сбоку; на фиг. 4 - вид сверху на концевую часть крыла с вращающимся диском; на фиг. 5 показано сечение ребра жесткости по А-А на фиг. 4; на фиг. 6 - сечение крестовины по В-В на фиг. 4.
Прикрепленные к фюзеляжу 1 летательного аппарата (фиг. 1) крылья 2 содержат каркас 3, обшивку 4, элементы 5 отклонения воздушного потока, обтекающего верхние 6 и нижние 7 аэродинамические поверхности. Концевая часть 8 каждого крыла снабжена открытым для набегающего воздушного потока полым вращающимся на центральной оси 9 диском 10, закрепленным на поворачивающемся держателе 11. На одном конце центральной оси, например, сверху установлен двигатель 12, обеспечивающий вращение диска. Держатель соединен с механизмом 13 его поворота, закрепленным в каркасе концевой части крыла. В качестве механизма поворота может быть использован, например, поворотный (на угол α=10-30°) гидро/пневмо (фиг. 2) или червячный привод (не показан). Диск (фиг. 1 и 3) имеет обод 14, выпуклую верхнюю 15 и плоскую нижнюю 16 аэродинамические поверхности, между которыми установлена втулка-распорка 17. Полость 18 диска может быть заполнена пенопластом или иным легким пористым материалом. Возможно размещение в полости диска эластичного баллона с газом легче воздуха. Держатель (фиг. 1; 3 и 4) диска имеет Y-образную форму (аналог - вилка переднего колеса велосипеда), закреплен в каркасе с возможностью поворота и расположен поперек, например, под прямым углом, по отношению к осевой линии (ось F) фюзеляжа. Держатель диска состоит из стержня 19, имеющего круглое поперечное сечение, верхнего 20 (выполненного по хорде) и нижнего 21 (прямого) ребер жесткости с подшипниками 22 для установки центральной оси. Стержень соединен муфтой 23 с валом 24 механизма поворота. В поперечном сечении ребра жесткости имеют форму двояковыпуклой линзы (фиг. 5). Держатель диска может быть снабжен тормозом (не показан), останавливающим вращение диска, например, колодочным (аналог - тормоз переднего колеса велосипеда), электрическим, пневматическим или иным. Установленный на центральную ось двигатель (фиг. 1; 3 и 4) выполнен в виде крестовины 25 с чашками 26 на концах. Крестовина в поперечном сечении имеет форму эллипса (фиг. 6). Число чашек на крестовине - три и более, например четыре. Центральная ось и двигатель имеют винтовое (левое, правое - в зависимости от направления вращения диска) соединение 27. Эквивалентным техническим решением является выполнение крестовины с желобами на концах. Двигатель может быть расположен сверху и/или снизу (не показан) вращающегося диска. Двигатели предназначены для использования в качестве приводов, рассчитанных только на вращение дисков, вследствие воздействия набегающих воздушных потоков в условиях полета летательного аппарата.
Изготавливают модель летательного аппарата (фиг. 1) с фюзеляжем 1 и крыльями 2, имеющими каркас 3, обшивку 4, элементы 5 отклонения воздушного потока, обтекающего верхние 6 и нижние 7 аэродинамические поверхности.
Изготавливают диски 10 (фиг. 1; 3 и 4). Каждый обод 14 изготавливают из нержавеющей стали. Втулки-распорки 17 изготавливают легкими. Верхние 15 и нижние 16 аэродинамические поверхности получают методом штамповки из гладкого листового тонкостенного материала, устойчивого к атмосферной коррозии. Полость 18 диска заполняют, например, пенопластом. Изготовленные диски центруют в статике и динамике (при вращении).
Из устойчивых к атмосферной коррозии сплавов, стали изготавливают, например, методом точного литья, держатели 11 диска, состоящие из стержней 19, верхних 20 и нижних 21 ребер жесткости с встроенными подшипниками 22 для установки оси 9 с резьбой на конце для винтового соединения с двигателем 12 (фиг. 3). Ребра жесткости в поперечном сечении имеют форму двояковыпуклой линзы (фиг. 5). Каждый держатель с установленным в него свободно вращающимся диском встраивают в каркас концевой части 8 крыла, располагая его поперек, например, под прямым углом, по отношению к осевой линии (Ось F) фюзеляжа. Стержень держателя соединяют муфтой 23 с валом 24 механизма поворота (гидродвигателя/пневмодвигателя) 13. Угол поворота вала α=10-30° (фиг. 2 и 3). Механизм поворота закрепляют в каркасе крыла неподвижно. На держатель устанавливают тормоз (не показан), останавливающий вращение диска. Проводят вторичную центровку дисков при вращении одного из них по часовой стрелке, а другого - против часовой стрелки при выключенном и включенном механизме поворота.
Изготавливают двигатели, имеющие крестовины 25, например, с четырьмя чашками (желобами) 26. Крестовины в поперечном сечении имеют форму эллипса (фиг. 6). Готовые двигатели устанавливают (навинчивают) их на центральные оси дисков с образованием винтовых соединений 27. При этом двигатели располагают сверху (фиг. 1; 3 и 4) и/или снизу вращающихся дисков.
Модель летательного аппарата с дисками у концевой части несущих крыльев испытывают в следующих режимах.
1. При неподвижных дисках и снятых двигателях. В этом случае набегающий на диск воздушный поток будет создавать аэродинамическую подъемную силу за счет разницы давлений воздуха на его выпуклой и плоской аэродинамических поверхностях. Одновременный поворот держателей дисков и, следовательно, самих дисков на одинаковый угол α=10-30° позволит увеличить/уменьшить угол атаки крыльев. Поворот держателей дисков на разные углы позволит увеличить/уменьшить крен летательного аппарата в условиях полета.
2. При работающих двигателях и вращающихся дисках. Двигатели (левого и правого вращения) обеспечивают быстрое/медленное вращение дисков в зависимости от скорости набегающего воздушного потока. Чем выше скорость полета летательного аппарата, тем выше скорость вращения дисков. При вращении дисков возникает гироскопический эффект, обеспечивающий высокую устойчивость положения летательного аппарата в неустойчивой воздушной среде (восходящие, нисходящие и боковые воздушные потоки) и при совершении посадки. Чем выше скорость вращения дисков, тем значительнее создаваемый ими гироскопический эффект.
3. Для изменения положения быстро вращающегося диска при перемещении летательного аппарата в воздушной среде выполняют следующие операции: а) тормозом останавливают вращение диска; б) включают механизм поворота держателя, устанавливая иное положение неподвижного диска; в) выключают тормоз, восстанавливают вращение диска.
В нелетных условиях двигатели дисков защищают чехлом от осадка снега и образования наледи.
Изобретение увеличивает устойчивость и маневренность летательного аппарата в условиях полета.
Источник информации
1. Энциклопедический словарь юного техника. Сост. Б.В. Зубков, СВ. Чумаков. - М.: Педагогика, 1980. - С. 13 (рис. сверху).