RU2173659C1

RU2173659C1 - Multi-purpose aircraft

Info

Publication number: RU2173659C1
Application number: RU2000128552A
Authority: RU
Inventors: В.В. Карасев; А.Г. Карасева
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2001-09-20

Abstract

FIELD: aviation; designing aircraft equipment and, particularly, multi-purpose aircrafts. SUBSTANCE: aircraft has a high-set and low-set wings with control surfaces articulated together by means of swept-forward pylons; aircraft is also provided with rudders. Aircraft is provided with nose all-moving fin. Low-set wing is swept-back. High-set wing is also swept-back; it is brought forward from shading zone of lower wing even at charge angles of attack in such way that aircraft CG should be in front of total wing center of pressure. Central portion of high-set wing is connected with fuselage in area of aircraft CG by means of central pylon on which engines are located. High-set wing is provided with slats and may have V-configuration at front view. Low-set wing is of V-configuration. Additional or main fuel tanks may be located in central pylon. Low-set wing may be positioned as low-wing monoplane, mid-wing monoplane and high-wing monoplane. The multi-purpose aircraft increased safety due to enhanced stability and controllability during take-off, horizontal flight, banked turns and landing. EFFECT: improved service characteristics of aircraft, increased load-carrying capacity and flying range. 4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к конструкции, аэродинамической компановке самолетов многоцелевого назначения. The invention relates to aircraft, in particular to the design, aerodynamic layout of multi-purpose aircraft.

Известен самолет (Eligt International, 1986, N 6, p. 46), содержащий высоко- и низкорасположенные крылья с положительной стреловидностью и сочлененные между собой по торцам пилонами. Known aircraft (Eligt International, 1986, N 6, p. 46), containing high and low wings with positive sweep and articulated at the ends by pylons.

Недостатками этой аэродинамической схемы является следующее: небольшой разнос крыльев по вертикали и аэродинамическое затенение заднего крыла на углах атаки, увеличенный крутящий момент на крыле. The disadvantages of this aerodynamic design are the following: a small vertical spacing of the wings and aerodynamic shading of the rear wing at the angles of attack, increased torque on the wing.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является конструкция легкого многоцелевого самолета (см. патент Российской Федерации N 2001842 C1), содержащая фюзеляж с установленным в его хвостовой части двигателем с толкающим винтом в кольце, высоко- и низкорасположенные крылья, сочлененные между собой по торцам пилонами с рулями управления по курсу, переднее цельноповоротное оперение, при этом высокорасположенное крыло, имеющее управляющие поверхности, центрапланной частью установлено на верхней части кольца толкающего винта. Высокорасположенное крыло имеет обратную стреловидность и поэтому находится позади низкорасположенного крыла. The closest technical solution to the proposed one is the design of a light multi-purpose aircraft (see patent of the Russian Federation N 2001842 C1), containing a fuselage with an engine installed in its rear part with a thrust propeller in the ring, high and low wings, articulated at the ends by pylons with rudders along the course, front all-turning plumage, while a highly located wing having control surfaces, the central part is mounted on the upper part of the thrust screw ring. A high wing has a reverse sweep and therefore is located behind a low wing.

Недостатками этого самолета является малая грузоподъемность и надежность из-за опасности попадания посторонних предметов в винт двигателя, приподнятых колесами. А также небольшая дальность полета, недостаточная эффективность управляющих поверхностей: элеронов, рулей высоты и другой механизации крыла в результате аэродинамического затенения нижним крылом верхнего крыла при заходе на посадку на больших углах атаки. The disadvantages of this aircraft is its low carrying capacity and reliability due to the danger of foreign objects getting into the engine screw raised by the wheels. As well as a short flight range, insufficient efficiency of control surfaces: ailerons, elevators and other wing mechanization as a result of aerodynamic shadowing by the lower wing of the upper wing when approaching at large angles of attack.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, заключается в улучшении эксплуатационно-технических характеристик, а именно: в увеличении грузоподъемности и дальности полета, увеличении безопасности эксплуатации самолета, т.е. увеличении устойчивости и управляемости самолета на всех режимах полета: взлете, горизонтальном полете, виражах и посадке. The technical result obtained by using the invention is to improve operational and technical characteristics, namely: to increase the carrying capacity and flight range, increasing the safety of operation of the aircraft, i.e. increasing the stability and controllability of the aircraft in all flight modes: takeoff, horizontal flight, turns and landing.

Технический результат достигается тем, что в многоцелевом самолете, содержащем фюзеляж, высоко- и низкорасположенные крылья с управляющими поверхностями и сочлененные между собой по торцам пилонами с рулями управления по курсу, переднее цельноповоротное оперение, при этом низкорасположенное крыло выполнено с прямой стреловидностью и V-образностью, высокорасположенное крыло предлагаемого самолета выполнено с прямой стреловидностью и вынесено вперед из зон затенения от нижнего крыла даже при больших углах атаки, таким образом, чтобы центр тяжести самолета оставался впереди суммарного центра давления крыльев, при этом пилоны, соединяющие торцы крыльев, имеют обратную стреловидность, а центральная часть верхнерасположенного крыла соединена с фюзеляжем в районе между центром тяжести самолета и его суммарным центром давления центральным пилоном, на котором размещены двигатели. The technical result is achieved by the fact that in a multi-purpose aircraft containing the fuselage, high and low wings with control surfaces and articulated at the ends by pylons with rudders along the course, the front all-round plumage, while the low-wing wing is made with direct sweep and V-shaped , the high wing of the proposed aircraft is made with a direct sweep and carried forward from the shading areas from the lower wing even at large angles of attack, so that The aircraft gravity remained ahead of the total center of pressure of the wings, while the pylons connecting the ends of the wings have a reverse sweep, and the central part of the upper wing is connected to the fuselage in the region between the center of gravity of the aircraft and its total pressure center by the central pylon on which the engines are located.

Кроме того, верхнерасположенное крыло имеет предкрылки и при виде спереди может не иметь V-образности, в центральном пилоне размещены дополнительные или основные топливные баки. Нижнерасположенное крыло самолета может иметь варианты расположения как низкоплан, так и средне- и высокоплан, например для гидросамолета или амфибии. In addition, the upper wing has slats and, when viewed from the front, may not have a V-shape; additional or main fuel tanks are placed in the central pylon. The downstream wing of the aircraft can have options for arranging both a low wing and a mid and high wing, for example, for a seaplane or amphibian.

Такой существенный отличительный признак, как вынос вперед высокорасположенного крыла за счет его прямой стреловидности и за счет обратной стреловидности пилонов, соединяющих торцы верхнерасположенного и нижнерасположенного крыльев, позволяет исключить влияние возмущенного потока от нижнего крыла на обтекание верхнего крыла даже при больших углах атаки, например при посадке. Это благоприятно сказывается на управляемости и устойчивости самолета, т.е. элероны и закрылки верхнерасположенного крыла находятся вне затененной зоны и вместе с элеронами нижнерасположенного крыла обеспечивают продольную и поперечную управляемость самолета. Such a significant distinguishing feature as the forward movement of the high wing due to its direct sweep and due to the reverse sweep of the pylons connecting the ends of the upper and lower wings, eliminates the influence of the disturbed flow from the lower wing on the flow around the upper wing, even at large angles of attack, for example, when landing . This favorably affects the controllability and stability of the aircraft, i.e. the ailerons and flaps of the upper wing are outside the shaded area and together with the ailerons of the lower wing provide longitudinal and lateral controllability of the aircraft.

Такой существенный отличительный признак, как "центральная часть верхнерасположенного крыла соединена с фюзеляжем в районе между центром тяжести самолета и его суммарным центром давления центральным пилоном", на котором расположены двигатели, позволяет облегчить конструкцию верхнего крыла, а за счет этого увеличить грузоподъемность самолета. А размещение двигателей на центральном пилоне позволяет обезопасить двигатели от попадания посторонних предметов, а это увеличивает надежность самолета. Such a significant distinguishing feature as “the central part of the upper wing is connected to the fuselage in the region between the center of gravity of the aircraft and its total center of pressure by the central pylon”, on which the engines are located, makes it easier to design the upper wing, and thereby increase the carrying capacity of the aircraft. And placing the engines on the central pylon allows the engines to be protected from foreign objects, and this increases the reliability of the aircraft.

Такой существенный отличительный признак, как "пилоны, соединяющие торцы крыльев имеют обратную стреловидность", позволяет вынести вперед верхнее крыло относительно нижнего в более благоприятную невозмущенную зону, что также позволяет увеличить подъемную силу крыла, и как следствие этого грузоподъемность самолета, а также его надежность, т.к. верхнерасположенное крыло работает в невозмущенной зоне. Such a significant distinguishing feature as "pylons connecting the ends of the wings have a reverse sweep", allows you to move the upper wing relative to the lower one in a more favorable undisturbed zone, which also allows you to increase the lifting force of the wing, and as a consequence of this, the aircraft’s carrying capacity, as well as its reliability, because the upper wing works in an unperturbed zone.

Такой существенный отличительный признак, как "в центральном пилоне размещены дополнительные или основные топливные баки", позволяет увеличить дальность полета без увеличения веса планера, т.к. размещение топливных баков в центральном пилоне в районе между центром тяжести самолета и его суммарным центром давления позволяет уменьшить вес топливной системы за счет уменьшения количества перекачивающих агрегатов и трубопроводов, а также увеличивает суммарную емкость топливных баков, что позволит увеличить дальность полета. Such a significant distinguishing feature, as “additional or main fuel tanks are placed in the central pylon”, allows to increase the flight range without increasing the weight of the airframe, as the placement of fuel tanks in the central pylon in the region between the center of gravity of the aircraft and its total pressure center allows to reduce the weight of the fuel system by reducing the number of pumping units and pipelines, and also increases the total capacity of the fuel tanks, which will increase the flight range.

Такой отличительный признак, как "верхнерасположенное крыло имеет предкрылки и при виде спереди может не иметь V-образности", также позволяет увеличить грузоподъемность самолета. Such a distinguishing feature as "the upper wing has slats and when viewed from the front may not have a V-shape", also allows you to increase the carrying capacity of the aircraft.

На фиг. 1 представлен самолет заявленной конструкции, вид сбоку. In FIG. 1 shows a plane of the claimed design, side view.

На фиг. 2 - то же, вид сверху. In FIG. 2 - the same, top view.

На фиг. 3 - то же, вид спереди. In FIG. 3 - the same front view.

На фиг. 4 - то же, вид спереди для варианта - среднеплан. In FIG. 4 - the same, front view for the variant - mid-plane.

На фиг. 5 - то же, вариант - высокоплан. In FIG. 5 - the same option - high plan.

Многоцелевой самолет содержит фюзеляж 1 с кабиной экипажа 2 и пассажирским или грузовым отсеком 3. Передняя часть фюзеляжа 1 снабжена цельноповоротным горизонтальным оперением 4 типа "утка". A multi-purpose aircraft contains a fuselage 1 with a crew cabin 2 and a passenger or cargo compartment 3. The front of the fuselage 1 is equipped with a fully rotatable horizontal tail 4 type "duck".

Крыло самолета является сочлененным и состоит из двух крыльев с прямой стреловидностью - низкорасположенного 5 и высокорасположенного 6. Верхнее крыло 6 снабжено элеронами 7 и другой механизацией крыла, как закрылки 8, предкрылки 9, а нижнее крыло 5 снабжено элеронами 10 и другой механизацией крыла. The wing of the aircraft is articulated and consists of two wings with a direct sweep - low 5 and high 6. The upper wing 6 is equipped with ailerons 7 and other wing mechanization, like flaps 8, slats 9, and the lower wing 5 is equipped with ailerons 10 and other wing mechanics.

Концы крыльев соединены с помощью пилонов 11 с обратной стреловидностью, на которых размещены рули управления по курсу 12. The ends of the wings are connected by means of pylons 11 with reverse sweep, on which the steering wheels are located at the heading 12.

На фюзеляже 1 закреплены переднее 13 и задние 14 шасси. The front 13 and rear 14 chassis are fixed on the fuselage 1.

Центроплан верхнерасположенного крыла 6 соединен центральным пилоном 15 с фюзеляжем 1 в районе между центром тяжести самолета и его суммарным центром давления. На центральном пилоне 15 размещены двигатели 16. The center section of the upper wing 6 is connected by a central pylon 15 to the fuselage 1 in the region between the center of gravity of the aircraft and its total pressure center. Engines 16 are located on the central pylon 15.

Взлет и полет самолета происходит обычным способом. Экипаж размещается в кабине 2 фюзеляжа 1. Пассажиры или грузы размещены в отсеке 3. При включении двигателей 16 происходит разбег самолета на шасси 13 и 14. Набегающий поток воздуха при обтекании низкорасположенного крыла 5 и высокорасположенного крыла 6 создает подъемную силу на крыльях 5 и 6, за счет которой происходит взлет и полет самолета. Причем верхнерасположенное стреловидное крыло 6, вынесенное вперед на пилонах 11 работает в невозмущенном потоке, обеспечивая самолет устойчивостью и управляемостью за счет механизации крыла 7, 8, 9, элеронов 10, размещенных на низкорасположенном крыле 5, переднего цельноповоротного горизонтального оперения 4 и рулей управления по курсу 12, размещенных на пилонах 11, достаточной для многоцелевого самолета. Takeoff and flight of the aircraft occurs in the usual way. The crew is located in the cockpit 2 of the fuselage 1. Passengers or cargo are placed in the compartment 3. When the engines 16 are turned on, the aircraft takes off on the landing gear 13 and 14. The incoming air flow around the low wing 5 and high wing 6 creates lift on the wings 5 and 6, due to which take-off and flight of the aircraft occurs. Moreover, the upward swept wing 6, pushed forward on the pylons 11, operates in an unperturbed flow, providing the aircraft with stability and controllability due to the mechanization of the wing 7, 8, 9, ailerons 10 located on the low wing 5, front all-turning horizontal tail unit 4 and rudders 12 located on pylons 11 sufficient for a multi-purpose aircraft.

Двигатели 16, размещенные на центральном пилоне 15, находятся далеко от ВПП, что исключает попадание в них посторонних предметов. А размещенные в центральном пилоне 15 топливные баки позволяют увеличить дальность полета. The engines 16, located on the central pylon 15, are located far from the runway, which eliminates the ingress of foreign objects. And the fuel tanks located in the central pylon 15 allow to increase the flight range.

Тот факт, что верхнерасположенное крыло 6 и низкорасположенное крыло 5 создают суммарную подъемную силу, направленную вверх несколько позади центра тяжести самолета, имеющего небольшой размах крыла, позволяет самолету совершать даже вынужденную посадку при неработающих двигателях. При подходе самолета к земле на нижнерасположенном крыле 5 за счет экранного эффекта, создается дополнительная подъемная сила, а на верхнерасположенном крыле 6, за счет выдвижения предкрылков 9, также создается дополнительная подъемная сила, позволяющая плавно приземлить самолет, а цельноповоротное переднее оперение 4 позволяет эффективно управлять самолетом при посадке. Посадка и пробег самолета происходит на шасси 13 и 14. The fact that the upper wing 6 and the low wing 5 create a total lifting force directed upward somewhat behind the center of gravity of the aircraft, which has a small wing span, allows the aircraft to even make an emergency landing with the engines out of operation. When the aircraft approaches the ground on the lower wing 5 due to the screen effect, additional lifting force is created, and on the upper wing 6, due to the extension of the slats 9, an additional lifting force is also created that allows the plane to land smoothly, and the all-turning front tail unit 4 allows you to effectively control by plane when landing. Landing and mileage of the aircraft takes place on the chassis 13 and 14.

Самолет рассчитан на перевозку грузов и пассажиров, причем взлетный вес самолета может колебаться в большом диапазоне. The aircraft is designed to carry goods and passengers, and the take-off weight of the aircraft can fluctuate over a wide range.

Claims

1. A multi-purpose aircraft containing upper and lower wings with control surfaces, articulated at the ends of the pylons with rudders along the course, the front all-turning tail, while the lower wing is made with straight sweep and V-shape, characterized in that the upper wing executed with a direct sweep and carried forward from the shading zone from the lower wing even at large angles of attack so that the center of gravity of the aircraft remains ahead of the total cent wings and the pressure at this pylons connecting the ends of the wings are swept forward, and the central portion verhneraspolozhennogo wing connected to the fuselage in the vicinity of the center of gravity of the central pylon of the aircraft on which the motors are placed.

2. The aircraft according to claim 1, characterized in that the upper wing has slats, and when viewed from the front, it can have V-shaped.

3. The aircraft according to claim 1, characterized in that the central pylon contains additional or main fuel tanks.

4. Aircraft according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that the lower wing of the aircraft can have options for the location of both low-wing and mid-and high-wing.