Горизонтальное оперение

 

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к аэродинамической компоновке органов управления летательных аппаратов. Цель изобретения уменьшение аэродинамического шарнирного момента цельноповоротных поверхностей управления с нестреловидной осью вращения и сохранение характеристик управляемости летательного аппарата. Цель достигается тем, что в горизонтальном оперении, содержащем две цельноповоротные консоли 2 с нестреловидной осью 4 вращения и передними наплывами 3, последние жестко соединены с консолями 2 и выполнены со стреловидностью по передней кромке, на 15 - 20° превышающий стреловидность поверхности консоли, при этом площадь наплыва 3 составляет 15 20% от площади консоли 2. 1 ил.

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к аэродинамической компоновке органов управления летательных аппаратов, обеспечивающих уменьшение аэродинамического шарнирного момента целиком поворотных консолей поверхностей управления с нестреловидной осью вращения.

Известно горизонтальное оперение, содержащее отдельные цельноповоротные консоли с нестреловидной осью вращения, каждая из которых имеет шарнирное крепление на осях вращения, закрепленных симметрично с обеих сторон фюзеляжа [1] Однако для отклонения таких консолей необходимы мощные силовые приводы из-за больших шарнирных моментов, возникающих при их отклонении на трансзвуковых и сверхзвуковых скоростях.

Как показали проведенные исследования, изменение формы в плане поверхности управления за счет изменения стреловидности, сужения, удлинения, формы и относительной толщины профиля заметного влияния на шарнирный момент не оказывает.

Известно также горизонтальное оперение, состоящее из двух консолей, установленных симметрично с обеих сторон фюзеляжа, причем каждая консоль выполнена из двух не связанных жестко между собой частей: внутренней и внешней [2] Внутренняя часть имеет больший угол стреловидности по сравнению с внешней. Внешняя часть является основной поверхностью управления, которая поворачивается относительно нестреловидной оси вращения, перпендикулярной продольной оси самолета. При повороте внешней части внутренняя остается неподвижной относительно этой нестреловидной оси вращения и, таким образом, не оказывает влияния на шарнирный момент внешней части поверхности управления.

Предложенное горизонтальное оперение решает задачу уменьшения аэродинамического шарнирного момента цельноповоротной консоли.

Поставленная задача решается тем, что в горизонтальном оперении, содержащем отдельные цельноповоротные консоли с наплывами и нестреловидной осью вращения, каждая из которых имеет шарнирное крепление на осях вращения, закрепленные симметрично с обеих сторон фюзеляжа, наплывы соединены с консолями оперения жестко и выполнены со стреловидностью по передней кромке, на 15-20^о превышающей стреловидность консоли, при этом площадь наплыва составляет 15-20% от площади консоли.

Схема одной половины предлагаемого горизонтального оперения представлена на чертеже.

Горизонтальное оперение 1 может быть установлено как перед крылом, так и за крылом и содержит базовые консоли 2, передние наплывы 3, жестко соединенные с базовыми консолями оперения, и нестреловидную ось 4 вращения. Стреловидность наплыва должна превышать стреловидность базовой консоли на 15-20^о, а площадь наплыва должна составлять 15-20% от площади базовой консоли.

При полетах на дозвуковых скоростях (М=0,8) летательного аппарата с предложенным горизонтальным оперением 1 центр давления располагается впереди оси 4 вращения консоли оперения примерно на расстоянии, равном 4% САХ консоли.

С увеличением числа М центр давления, смещаясь назад по хорде консоли, приближается к оси вращения, в результате чего происходит уменьшение шарнирного момента. При числе М=1,7 центр давления консоли с наплывом расположен уже за осью вращения, но расстояние от оси вращения до центра давления в этом случае составляет только 6% САХ, что не оказывает существенного влияния на рост шарнирного момента. Кроме того, для консоли с наплывом уменьшается также максимальное смещение центра давления с переходом от дозвуковых скоростей (М=0,8) к сверхзвуковым (М=1,7). Отметим еще одну принципиальную особенность, связанную с характером изменения коэффициента шарнирного момента консоли с наплывом в функции угла ее отклонения при дозвуковых скоростях.

Предлагаемая цельноповоротная консоль определенной геометрии при выбранном положении нестреловидной оси вращения имеет незначительную перекомпенсацию по шарнирному моменту на дозвуковых скоростях. Полученная перекомпенсация не опасна для пилотирования самолетом, поскольку при дозвуковых скоростях с увеличением угла отклонения такой консоли коэффициент шарнирного момента ее уменьшается благодаря смещению центра давления к оси вращения при отклонении консоли.

На сверхзвуковых скоростях с отклонением консолей положение центра давления относительно оси вращения практически не изменяется и величина шарнирного момента консолей зависит только от величины ее нормальной силы.

Формула изобретения

ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ ОПЕРЕНИЕ, содержащее отдельные цельноповоротные консоли с наплывами и нестреловидной осью вращения, каждая из которых имеет шарнирное крепление на осях вращения, закрепленные симметрично с обеих сторон фюзеляжа, отличающееся тем, что, с целью уменьшения аэродинамического шарнирного момента, наплывы соединены с консолями оперения жестко и выполнены со стреловидностью по передней кромке, на 15 20^o превышающей стреловидность консоли, при этом площадь наплыва составляет 15 20% площади консоли.

РИСУНКИ

Рисунок 1