Устройство для управления обтеканием летательного аппарата

 

Изобретение относится к управлению летательным аппаратом. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности управления обтеканием летательного аппарата при сверх- и гиперзвуковых режимах полета. Это обеспечивается тем, что устройство для управления обтеканием летательного аппарата, содержащее установленную в носовой части летательного аппарата полую аэродинамическую иглу, имеющую радиальные отверстия для организации поперечного выдува струй, снабжено воздухозаборниками, установленными на боковой поверхности носовой части летательного аппарата с возможностью перемещения в радиальном направлении и соединенными проточным каналом с полостью неподвижной аэродинамической иглы, выполненной с закрытой передней частью и покрытой теплозащитным покрытием. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области авиационно-космической техники, в частности к гиперзвуковым летательным аппаратам и воздушно-космическим самолетам.

Известно устройство для управления обтеканием летательного аппарата (ЛА), заключающееся в использовании воздушной иглы, образующейся при истечении струи воздуха со скоростью, равной или превышающей скорость звука, вдоль оси симметрии ЛА навстречу сверхзвуковому потоку (2).

Недостаток подобного устройства состоит в том, что создание струи, направленной в сторону, обратную движению ЛА, способствует росту сопротивления и требует обеспечения значительных расходов выдуваемого рабочего тела. Кроме того, с увеличением угла атаки эффективность применения воздушной иглы снижается, а теплообмен на поверхности ЛА усиливается из-за увеличения турбулентного перевешивания, вызванного вдувом рабочего тела.

Использование воздушной иглы не позволяет управлять маневром ЛА при сверхзвуковом полете.

Известно устройство для управления обтеканием ЛА, содержащее установленную в носовой части летательного аппарата полую аэродинамическую иглу, имеющую радиальные отверстия для организации поперечного выдува струи.

Недостаток подобного устройства состоит в том, что аэродинамическая игла, изменяя структуру набегающего на ЛА сверхзвукового потока, не позволяет управлять угловым положением ЛА и изменять структуру набегающего сверхзвукового потока в зависимости от задач и режимов полета. Кроме того, сложность организации теплозащиты аэродинамической иглы приводит к обгоранию переднего конца иглы, что вызывает непрогнозируемые изменения аэродинамических характеристик (АХ) ЛА.

Техническим результатом, достигаемым изобретением является повышению эффективности управления обтеканием ЛА при сверхзвуковых и гиперзвуковых режимах полета.

Это достигается тем, что устройство снабжено воздухозаборниками, установленными на боковой поверхности носовой части ЛА с возможностью перемещения в радиальном направлении и соединенными проточным каналом с полостью неподвижной аэродинамической иглы, выполненной с закрытой передней частью и покрытой теплозащитным покрытием.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена схема устройства для управления обтеканием ЛА, на фиг. 2 - вид по А-А на фиг. 1.

Устройство включает в себя неподвижную аэродинамическую иглу с закрытой передней частью (1), установленную на носовой части ЛА (2), радиальные отверстия в передней части аэродинамической иглы (3), воздухозаборники (4), приводы воздухозаборников (5), проточную часть (6), систему впрыска охлаждающей жидкости (7), теплозащитное покрытие (8), заслонки на радиальных отверстиях (9), привод заслонок (10), блок управления движением ЛА (11).

Устройство работает следующим образом.

При движении ЛА со сверх- и гиперзвуковыми скоростями на заданном участке полета по команде блока управления движением ЛА (11) происходит выдвижение воздухозаборников (4) от боковой поверхности носовой части ЛА (2) посредством приводов (5) в область низкоэнтропийного набегающего потока. Низкоэнтропийный набегающий поток тормозится в воздухозаборниках (4) с давлением торможения P₀ и по проточной части (6) в носовой части ЛА (2) поступает в полую аэродинамическую иглу (1), где через радиальные отверстия (3) истекает в набегающий сверхзвуковой поток, образуя систему радиальных веерных струй. Эти веерные струи изменяют структуру набегающего потока, отодвигая скачки уплотнения от боковой поверхности носовой части ЛА (2), что приводит к уменьшению лобового сопротивления ЛА. Кроме того, осуществление впрыска в проточную часть (6) охлаждающей жидкости, в частности воды, посредством соответствующей системы (7) приводит к понижению температуры и повышению давления проходящего через нее низкоэнтропийного заторможенного потока, что еще больше повышает давление истечения и расход выдуваемого через радиальные отверстия (3) газа. Изменение расстояния между воздухозаборниками (4) и боковой поверхностью носовой части ЛА (2) позволяет уменьшить потребную площадь проточного сечения воздухозаборников посредством размещения их в области низкоэнтропийного набегающего потока с максимальной плотностью и давлением. Кроме того, перемещение воздухозаборников (4) дает возможность варьировать полным давлением перепускаемого газа и его расходом без применения дополнительных устройств за счет изменения параметров газа на входе в воздухозаборники (4).

В соответствии с полетным заданием при поступлении команды с блока управления движением ЛА (11) срабатывает привод (10) и заслонки (9) закрывают необходимое число радиальных отверстий, организуя выдув веерных струй в нужном направлении для обеспечения необходимого углового положения ЛА. Таким образом осуществляется управление угловым положением ЛА в полете без изменения углового положения аэродинамической иглы.

К числу преимуществ предлагаемого устройства для управления обтеканием ЛА необходимо отнести следующие: - возможность обеспечить более высокое давление выдуваемого газа за счет торможения потока на системе скачков уплотнения с минимальными потерями механической энергии, что позволяет в более широком диапазоне варьировать аэродинамическими характеристиками ЛА; - для повышения полного давления перепускаемого газа за счет более плавного торможения его используется не только система скачков воздухозаборников, но и скачки, создаваемые самими элементами устройства для управления обтеканием и носовой частью ЛА; - уменьшение потребной площади проточного сечения воздухозаборников посредством размещения их в потоке с повышенной плотностью за системой скачков, создаваемых иглой, веерными струями и носовой частью ЛА; - улучшения тепловых условий работы переднего торца иглы за счет уменьшения площади смачиваемой поверхности, увеличения эквивалентного радиуса затупления и наличия теплозащитного покрытия; - наличие заслонок, а также возможность изменения положения воздухозаборников позволяют изменять АХ ЛА, а также управлять угловым положением ЛА.

Источники информации 1. US N 3261576, 1967.

2. US N 3713607, 1973.

Формула изобретения

1. Устройство для управления обтеканием летательного аппарата, содержащее установленную в носовой части летательного аппарата полую аэродинамическую иглу, имеющую радиальные отверстия для организации поперечного выдува струй, отличающееся тем, что с целью повышения эффективности управления обтеканием летательного аппарата, оно снабжено воздухозаборниками, установленными на боковой поверхности носовой части летательного аппарата с возможностью перемещения в радиальном направлении и соединенными проточным каналом с полостью неподвижной аэродинамической иглы, выполненной с закрытой передней частью и покрытой теплозащитным покрытием.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено системой впрыска в проточный канал охлаждающей жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2