![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Промышленность и Производство
Техника
Технология улучшения взлетно-посадочных характеристик самолетов |
Технология улучшения взлетно-посадочных характеристик самолетов Антоненко Сергей Владимирович Успешная реализация этой технологии может изменить представления о современной авиации, решив ее основную проблему - противоречие в требованиях к крылу при крейсерском полете и при взлете-посадке. Тем самым позволит снизить стоимость авиаперевозок, а также, требования к аэродромам и местам их расположения. Авиация военного назначения может получить новые возможности при ведении боевых действий. Основным достоинством технологии является отсутствие аналогов по характеристикам и возможность использования на уже существующих самолетах. "Человек не имеет крыльев и по отношению веса своего тела к весу мускулов в 72 раза слабее птицы . Но я думаю, что он полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума". Н.Е.Жуковский Введение В настоящее время рынки авиационной техники полностью поделены и выход на них с новыми изделиями весьма затруднителен и сопряжен с колоссальными затратами. В этих условиях наиболее целесообразным представляется путь создания конкурентоспособных изделий за счет резкого улучшения некоторых технических характеристик без снижения (или с незначительным снижением) остальных. Определяющим при выборе характеристик для такого улучшения должен стать качественный рост потребительских свойств создаваемого образца авиационной техники по сравнению с имеющимися на рынке. На сегодняшний день самыми востребованными, с этой точки зрения, являются взлетно-посадочные характеристики (ВПХ) самолетов. Это определяется тем, что они оказывают сильное влияние на: 1. Безопасность прохождения самых опасных этапов полета - взлета и посадки. 2. Расположение аэродромов (их удаленность от потребителя) и их количество. 3. Размеры потребных взлетно-посадочных полос (ВПП) и их характеристики. 4. Нагрузки на самолет при посадке, а следовательно и на его весовое совершенство. 5. Экологию и комфортность людей, проживающих вблизи аэродрома. 6. Требования к уровню подготовки пилотов. 7. Затраты на обеспечение безопасности полетов. Представленная технология может позволить создать конкурентоспособный самолет за счет значительного улучшения его взлетно-посадочных характеристик. Современное состояние вопроса Создание самолетов вертикального взлета-посадки (СВВП) и короткого взлета-посадки (СКВП) является одной из самых, если не самой актуальной проблемой авиации. Это подтверждается тем, что работы по улучшению взлетно-посадочных характеристик самолетов не прекращаются по настоящее время, а также тем, что не смотря на недостатки вертолетов парк этих аппаратов постоянно увеличивается. Однако, возможности известных в настоящее время способов создания подъемной силы применяемых для улучшения взлетно-посадочных характеристик самолетов практически исчерпаны и дальнейший прогресс этих способов ограничен существующими технологиями и невозможен без резкого роста удельных характеристик силовой установки, создания новых материалов и видов топлив, аэродинамических исследований, лабораторных и стендовых отработок и т.д. и, следовательно, колоссальных временных, людских и материальных затрат.
В настоящее время разработаны и применяются следующие способы улучшения ВПХ самолетов: А. В целях сокращения взлетно-посадочной дистанции: 1. Повышение несущей способности крыла: - управление пограничным слоем (сдув, отсос); - применение предкрылков, закрылков, отклоняемого носка, крыла изменяемой стреловидности. 2. Создание дополнительной подъемной силы: - отклонение вектора тяги маршевого двигателя; - установка подъемных двигателей или вентиляторов с газовым и механическим приводом. 3. Комбинированные способы: - отклонение спутной струи воздушного винта, применение струйных закрылков. Б. В целях обеспечения вертикального взлета: 1. Реактивные способы создания подъемной силы: - поворот сопел маршевых двигателей, поворот крыла с установленными на нем маршевыми двигателями; - установка подъемных ТРД (ДТРД); - использование низконапорных эжекторов. 2. Использование воздушных винтов (вентиляторов): - поворот винтов маршевых двигателей, поворот крыла с установленными на нем маршевыми двигателями; - установка подъемных вентиляторов с газовым и механическим приводом. Однако, приведенные выше наиболее эффективные способы сокращения взлетно-посадочной дистанции (создание дополнительной подъемной силы) и все способы вертикального взлета и посадки по причинам низкой весовой отдачи, компоновочных сложностей, высокого уровня шума, создаваемого на местности, высокой степени эрозии ВПП и др. не нашли широкого применения и используются, в основном, для некоторых самолетов военного назначения. Поэтому для создания СКВП и СВВП различных назначений необходимо изыскание принципиально новых способов создания подъемной силы, позволяющих обеспечить улучшение ВПХ без существенного снижения летно-технических характеристик. Предлагаемая технология Предлагаемая принципиально новая технология улучшения ВПХ, основанная на "вихревом" способе создания подъемной силы, хотя и требует отработки, позволяет сделать качественный рывок в улучшении взлетно-посадочных характеристик самолетов, не выходя за рамки существующих технологий, компоновочных и конструкторских решений, не требуя создания новых материалов и топлив. "Вихревой" способ создания подъемной силы Суть способа состоит в образовании над верхней поверхностью крыла слоя частиц газа, движущихся на расстоянии от последней, повороте слоя в направлении крыла путем понижения давления в области, ограниченной с одной стороны слоем, а с другой - крылом путем отбора газа из упомянутой области и образованием струи газа, втекающей в область. При этом ускоряют втекающую в упомянутую область струю по мере обтекания ею части верхней поверхности крыла. Способ защищен патентами: РФ № 2116224, приоритет от 08.04.94 г., регистрация 27.07.98 г.; РФ № 2144886, приоритет от 02.03.98 г., регистрация 27.01.00 г. (заявка РСТ/RU 99/00052). На рис. 1.3 показан вариант конструкции крыла самолета, реализующей приведенный выше способ создания подъемной силы. Крыло оснащено поворотным модулем, расположенным вдоль размаха в передней части крыла, и элероном-закрылком (флапероном) с верхним щитком, расположенным вдоль размаха в задней части крыла.
Поворотный модуль состоит из носового щитка, емкости для подачи воздуха и канала, сообщающего емкость с верхней поверхностью крыла. Рис. 1. На рис. 1 приведена конфигурации крыла в режиме полета на малых скоростях. В емкость подают воздух, отобранный от компрессора маршевого двигателя и (или) от компрессора специальной силовой установки. Эжектирующая струя "a", истекающая из канала вдоль носового щитка поворотного модуля, установленного под углом к верхней поверхности крыла, интенсивно смешивается с воздухом, находящемся в пространстве между носовым щитком и верхней поверхностью крыла, образуя эжектируемую струю "b" и плоскую струю "c". При эжектировании струи "b" снижается полное давление воздуха в пространстве между струей "c" и верхней поверхностью крыла, что приводит к отклонению струи "c" в сторону верхней поверхности крыла, сопровождающемуся падением полного давления в ней. При этом одна часть струи "с" в виде струи "d" вдоль верхней поверхности крыла возвращается в зону выдува эжектирующих струй "a", а другая часть в виде струи "e" уносится потоком, обтекающим крыло. По мере движения струи "d" вдоль верхней поверхности крыла в зону выдува эжектирующих струй "а" скорость ее увеличивается, а статическое давление снижается. Флаперон выполняет роль закрылка, увеличивая кривизну профиля крыла. Увеличение подъемной силы "Y" обусловлено как увеличением кривизны и относительной толщины новообразованного профиля крыла, так и снижением статического давления в струе "d". Рис. 2 На рис. 2 показана конфигурация крыла в режиме вертикального взлета и посадки. Здесь в обеспечение максимальных углов выдува струи "с" область возвратного течения отделена от атмосферы верхним щитком флаперона, а подъемная сила "Y" образуется за счет разности статического давления в струе "d", действующего на верхнюю поверхность крыла, и полного атмосферного давления, действующего на нижнюю поверхность крыла. Рис. 3 На рис. 3 показана конфигурация крыла в режиме маршевого полета - поворотный модуль в убранном положении, флаперон выполняет роль элерона, управляя потоком, обтекающим крыло. Обоснование реализуемости Для изучения процесса образования подъемной силы были проведены математическое моделирование и ряд экспериментальных продувок натурной модели крыла. Математическое моделирование В результате математического моделирования подтверждены основные элементы процесса создания подъемной силы на крыле, находящемся в потоке воздуха, а именно, поворот струи "с", падение полного давления в струе "с", образование струи "d", ускорение струи "d" и соответствующее снижение статического давления в ней. Экспериментальное моделирование Продувки модели крыла подтвердили техническую реализуемость режима вертикального взлета-посадки с использованием крыла, находящегося в неподвижной воздушной среде, а именно, поворот струи "с", сопровождающийся устойчивым вихревым движением воздуха над верхней поверхностью крыла, в том числе при углах истечения струи "с" близких к 900, наличие положительной результирующей подъемной силы "Y", растущей по мере увеличения угла истечения струи "с", реактивного импульса и относительной площади поверхности эжектирующей струи "а".
В плане аэродинамики наиболее крупные изменения последний раз были осуществлены в 1941 г., когда появился Bf 109F. Дальнейшее совершенствование летных данных шло, главным образом, за счет установления новых моторов. Внешне последние модификации этого истребителя Bf 109G-10 и К-4 мало отличались от гораздо более раннего Bf 109F, хотя и имели ряд аэродинамических улучшений. Подобно своим английским коллегам, проектировщики самолета Bf 109 попытались совместить высокую максимальную скорость с хорошими маневренными и взлетно-посадочными качествами. Но решали они эту задачу совсем по-другому: в отличие от «Спитфайра», Bf 109 имел большую удельную нагрузку на крыло, позволявшую получить высокую скорость, а для улучшения маневренности использовались не только хорошо известные предкрылки, но и закрылки, которые в нужный момент боя могли отклоняться летчиком на небольшой угол. Применение управляемых закрылков было новым и оригинальным решением. Для улучшения взлетно-посадочных характеристик помимо автоматических предкрылков и управляемых за- Истребители ЛаГГ - Ла. а) ЛаГГ-3 с мотором М-105П (1940 г.) - первый самолет семейства истребителей «ЛаГГ - Ла». в) Ла-7 с мотором АШ-82ФН (1944 г.) - лучший истребитель марки «Ла» периода второй мировой войны. б) Ла-5 с мотором М-82 (1942 г.). крылков использовались зависающие элероны, которые работали как дополнительные секции закрылков; был применен и управляемый стабилизатор
1. Расчет длинных трубопроводов
3. Как поумнеть или поглупеть на работе
5. Нерегулярные четырехполюсники или длинные линии
11. Гражданская Оборона. Расчет параметров ядерного взрыва
12. Расчет показателей разработки элемента трехрядной системы
14. Сравнение договоров подряда и купли - продажи, форма расчета-инкассо, типы ведения бизнеса
15. Формы денежных расчетов в коммерческой деятельности
16. "Военный коммунизм" - вынужденная политика или программный идеал большевизма
18. Учет расчетов с бюджетом по налогам
19. Неправомерное завладение автомобилем или иным транспортным средством без цели хищения
21. Былинные герои Илья Муромец и Добрыня Никитич и их исторические прототипы
25. Самоубийство Катерины в драме Островского: Сила или слабость?
26. Ради чего стоит жить, или почему погасло сердце Данко ? ("Старуха Изергиль" А.М.Горького)
27. Кто Гамлет - борец со злом, или борец за власть?
28. Быть или не быть книге (интернет против книг)
29. В.С. Высоцкий или Прерванный полет...
30. Путь к независимости или Ганди как символ свободы
31. Развитие науки: революция или эволюция? Философские модели постпозитивизма
32. Безопасность по стандарту или аспирин для админа
33. Быть или не быть книге (интернет против книг)
36. Набор процедур манипулирования с целыми числами произвольной длины
37. Автоматизация расчета начислений заработной платы в строительном управлении N 151
41. Методы расчета электрических полей
42. «Белый китаец» или «Крокодил»?
43. Некоторые методы лечения переломов длинных трубчатых костей
44. Функциональная гипербилирубинемия (доброкачественная гипербилирубинемия или синдром Жильбера)
46. Незаконное получение и разглашения сведений, составляющих коммерческую или банковскую тайну
48. Расчет потребного воздухообмена при общеобменной вентиляции
49. Столица в дыму или бездействие властей
51. Глобализация: миф или реальность?
52. Кто правит и что правит. Сила власти или власть силы
53. Европа для мусульман - постоялый двор или отчий дом?
57. Программа для расчета цеха серийного производства
58. Расчет схемы электроснабжения плавильного цеха обогатительной фабрики
59. Расчет мощности и выбор двигателя для механизма циклического действия
60. Расчет электроприводов постоянного и переменного тока
61. Расчет прочности центрально растянутых предварительно напряженных элементов
62. Расчет надежности электроснабжения подстанции "Южная"
63. Типовой расчет по основам светотехники
64. Расчет наматывающего устройства
65. Расчет прямозубой цилиндрической передачи
66. Расчет редуктора
67. Расчет конденсационной турбины мощностью 165МВт на основе турбины-прототипа К-160-130-2 ХТГЗ
68. Расчет зануления двигателя
69. Расчет ректификационной колонны бензол-толуол
73. Техническая эксплуатация автомобилей. Расчет вероятности безотказной работы деталей ЦПГ
75. Расчет внешних скоростных характеристик двигателя внутреннего сгорания
76. Расчеты структурной надежности систем
77. Пояснительная записка к курсовому проекту по ТММ Расчет редуктора
78. Расчет дисковой зуборезной модульной фрезы
80. Расчет первой ступени паровой турбины ПТУ К-500-65 (3000 (Курсовой)
81. Расчетно-пояснительная записка по расчету винтового конвейера
83. Расчет и построение тягово-динамической характеристики тягача с гидромеханической трансмиссией
84. СПИРАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ (расчет)
89. Расчет на ЭВМ шпиндельного узла
90. Расчет разделения смеси диоксан-толуол в насадочной ректификационной колонне
91. Расчет проектируемой оснастки на пластмассовое изделие
93. Расчет кромкогибочного пресса ERFUHRT 250т.
94. Расчет ретификационной колонны установки «Деэтанизации бензина».
95. Тяговый расчет локомотива ВЛ-80Р
96. Расчет карбюраторного V-образного четырехцилиндрового двигателя на шасси автомобиля ЗАЗ-968М
99. Тепловой и динамический расчет двигателей внутреннего сгорания
100. Иллюзии восприятия, или всегда ли мы видим то, что видим