АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ ПОВЕРХНОСТЬ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Аэродинамическая поверхность беспилотного летательного аппарата (БПЛА) относится к средствам воздействия на аэродинамические свойства БПЛА.
Из уровня техники известна аэродинамическая поверхность ракеты Х-25 («Шесть десятилетий истории», Г.С.Павлова, В.В.Остапенко, С.М.Виноградов, ООО «Издательство «Русская история», 2002 г., стр.224-225), которая выполнена в виде монолитной консоли с плоской срединной поверхностью.
Также известна аэродинамическая поверхность БПЛА («Аэродинамика и конструкция летательных аппаратов», С.И.Зоншайн, издательство «Высшая школа», Москва, 1966, стр.316-317), выполненная в виде монолитной консоли без внутренних пустот, штампованной, фрезерованной или литой, с относительной толщиной профиля , имеющая плоскую срединную поверхность.
Из уровня техники известны также аэродинамические поверхности БПЛА, выполненные в виде неплоских монолитных консолей, хорды профилей которых параллельны между собой (см., например, патент США №4158447 приоритет 29.11.1979 г., а также патент США №4165847 приоритет от 06.06.1977 г, выбранный за прототип). Форма аэродинамической поверхности в виде неплоской монолитной консоли в прототипе обусловлена задачами компоновки аэродинамических
поверхностей в сложенном виде и повторяет цилиндрическую форму корпуса БПЛА.
К недостаткам прототипа, как и аналогов, следует отнести недостаточные аэродинамические характеристики, такие, как коэффициент силы лобового сопротивления и коэффициент подъемной силы, обусловленные отсутствием аэродинамической крутки аэродинамической поверхности прототипа и аналогов, в которых хорды профилей аэродинамической поверхности выполнены параллельными между собой.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является получение аэродинамической поверхности БПЛА с оптимизированными аэродинамическими, противофлаттерными и центровочными характеристиками.
Задача решается за счет того, что предложена аэродинамическая поверхность БПЛА, выполненная в виде неплоской монолитной консоли, в которой по крайней мере две хорды профилей аэродинамической поверхности БПЛА непараллельны друг другу.
В частном случае исполнения значение удлинения аэродинамической поверхности БПЛА X, находится в пределах: 0<λ<5,5, где удлинение λ равно отношению квадрата размаха аэродинамической поверхности L к площади аэродинамической поверхности S.
Предлагаемая полезная модель позволяет достигнуть улучшенных значений аэродинамических характеристик, практически приближенных к оптимальным, а именно позволяет уменьшить коэффициент силы лобового сопротивления и увеличить коэффициент подъемной силы, а также, в качестве дополнительного результата, позволяет создавать аэродинамические поверхности БПЛА индивидуальной формы.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена изометрическая проекция аэродинамической поверхности
БПЛА; на фиг.2 - вид сбоку аэродинамической поверхности БПЛА; на фиг.3 - пример выполнения индивидуальных аэродинамических поверхностей БПЛА.
Аэродинамическая поверхность (1) БПЛА (2), например, крыло или руль, выполнена в виде неплоской монолитной консоли, которая установлена на корпусе БПЛА (2). Монолитная консоль аэродинамической поверхности (1) выполнена с ненулевой аэродинамической круткой (см. фиг.1), другими словами, по крайней мере две хорды профилей аэродинамической поверхности (1) непараллельны друг другу.
Наиболее благоприятные значения удлинения аэродинамической поверхности (1) λ, равного отношению квадрата размаха аэродинамической поверхности L к площади аэродинамической поверхности S, может находиться в пределах от нуля до пяти целых и пяти десятых.
Выполнение условий наличия аэродинамической крутки при относительно небольшом удлинении аэродинамической поверхности БПЛА позволяет получить наиболее улучшенные аэродинамические характеристики для БПЛА.
Полезная модель позволяет создавать не унифицированные, а индивидуальные аэродинамические поверхности (см. фиг.2), форма срединной поверхности которых может быть рассчитана и изготовлена в зависимости от конкретных условий полета БПЛА.
Работа аэродинамической поверхности летательного аппарата (1) в воздушном потоке (на примере работы аэродинамической поверхности такого БПЛА, как ракета) обусловлена следующими факторами.
Из аэродинамики известно, что самым оптимальным законом распределения циркуляции при дозвуковых скоростях является эллиптический закон распределения циркуляции. На аэродинамических поверхностях, простых с точки зрения технологии реализации форм
(прямоугольных, трапецеидальных), эллиптический закон распределения циркуляции может быть достигнут только при наличии изменяемого угла установки аэродинамической поверхности (1), работающей в воздушном потоке, по ее размаху (обладающей аэродинамической круткой), что позволяет снизить влияние и интенсивность концевых вихрей, являющихся причиной возникновения индуктивного сопротивления сформировавшейся после скосов с постоянным значением индуктивной скорости.
Улучшение аэродинамических характеристик аэродинамической поверхности (1), обладающей аэродинамической круткой с изменяемым углом установки консоли по размаху происходит в основном за счет оптимального закона распространения скорости на аэродинамической поверхности (1).
С увеличением угла атаки, даже незначительным, происходит увеличение подъемной силы аэродинамической поверхности (1) БПЛА (2) и ее деформация. С целью обеспечения противофлаттерной устойчивости закон распределения центров масс сечений аэродинамической поверхности (1) должен быть таким, чтобы колебания аэродинамической поверхности имели затухающий характер.
y
х
Полезная модель позволяет в целом улучшить характеристики БПЛА, особенно однорежимных БПЛА, за счет оптимизации коэффициента подъемной силы С и коэффициента силы лобового сопротивления С.
х
у
В описанных выше примерах исполнения аэродинамической поверхности БПЛА по сравнению с прототипом коэффициент силы лобового сопротивления С уменьшается приблизительно на 15-20%, а коэффициент подъемной силы С увеличивается приблизительно на 5-10%.
Кроме того, полезная модель позволяет улучшить не только аэродинамические характеристики аэродинамической поверхности БПЛА, но и динамические (противофлаттерные) характеристики аэродинамической поверхности БПЛА.
Полезная модель может найти широкое применение в области БПЛА, в том числе ракетного типа, а также других монорежимных БПЛА.