Самолет схемы "утка"
с крылом, снабженным закрылками
ФЛЮГЕРНОЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ ОПЕРЕНИЕ - ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОРЫВ В АВИАЦИИ
НЕТ ПОТЕРЬ НА БАЛАНСИРОВКУ И ДЛЯ НОРМАЛЬНОЙ СХЕМЫ, И ДЛЯ САМОЛЕТА СХЕМЫ "УТКА"
Патенты РФ 2609620 "ЛА с ФГО", 2609644 "КРАСНОВ-УТКА"
fanplan@yandex.ru
По словам Генерального директора НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского» Андрея Дутова, лишь обеспечение преимущества перед конкурентами на 15-20% сможет позволить РФ претендовать на ощутимую долю на международном рынке и обеспечить большую серийность выпуска перспективных воздушных машин.
Представленное изобретение повышает коммерческую нагрузку самолета на 33%, а экономическую эффективность на 38%.
Сайт посвящен решению проблемы, поставленной изобретателем предкрылка Густавом Лахманном в конце 30-х годов прошлого века. Отныне статически устойчивый самолет схемы «утка» за счет аэродинамического смещения центра масс обретает механизацию крыла!
Изобретатель предкрылка Густав Лахманн предложил оснастить бесхвостку свободно плавающим крылышком, размешенным впереди крыла. Это крылышко было снабжено серворулем, с помощью которого регулировалась его подъемная сила. Оно служило для компенсации дополнительного пикирующего момента крыла, возникающего при выпуске щитка. Поскольку Лахманн был сотрудником фирмы Хэндли-Пэйдж, то она являлась собственником патента на это техническое решение и под этим брендом указанная идея упоминается в технической литературе.
Самолет схемы "утка" патент 2609644
Флюгерное горизонтальное оперение (ФГО) 1 и серворуль 3 шарнирно размещены на оси 1. Тяги 4 и 6 посредством шарниров 5,7, 9,10 связывают ФГО 1 и серворуль 3 с качалкой 8. Серворуль 3 сам ориентируется вдоль потока. Муфта 12 служит для изменения длины тяги 6 летчиком с целью управления по тангажу.
В этом ФГО для "утки" угол поворота ФГО меньше угла поворота серворуля. При изменении направления потока ФГО само ориентируется потоком, но уже под иным углом к нему. Производная ФГО меньше, чем для жестко закрепленного ПГО. Уменьшение производной в два и более раз создает возможность значительно сдвинуть назад фокус и центр масс самолета. В этом заключается аэродинамическое смещение центра масс. За счет значительного уменьшения плеча крыла обеспечивается эффективное использование механизации крыла. Результат - существенное уменьшение площади крыла при сохранении статической устойчивости.
Изобретение позволяет уравнять загруженность оперения и крыла, что существенно снижает индуктивное сопротивление, в результате уменьшается расход горючего, за счет сэкономленной массы которого можно увеличить коммерческую нагрузку на 33%, а экономическую эффективность на 38%.
В книге «Проектирование самолетов» под редакцией С.М. Егера, Машиностроение, Москва, 1983 г. на стр. 106 написано:
Данное изобретение для достижения обозначенных целей вместо средств автоматики использует весьма несложный кинематический механизм, надежность и стоимость которого сравнима с механической проводкой управления рулевой поверхностью. При этом коэффициент усиления kα можно изменять, если предусмотреть перемещение шарнира 10 вдоль качалки 8.
Нормальная схема патент 2609620
В данном ФГО для нормальной схемы угол поворота ФГО противоположен и больше угла поворота серворуля. Производная ФГО больше, чем для жестко закрепленного стабилизатора. Увеличение производной в два и более раз создает возможность значительно сдвинуть назад фокус самолета, сделать выполненный в виде ФГО стабилизатор, несущим и существенно загрузить его. Практическое использование изобретения в нормальной схеме может быть осложнено из-за большого влияния скоса и торможения потока за крылом. Поэтому этот вопрос требует досконального научного исследования. В "утке" это влияние вследствие соотношения площадей передней и задней несущих поверхностей значительно меньше.
Проверка изобретения на модели
Работоспособность изобретения автор проверил на электрокордовой модели схемы «утка» с нижеследующими параметрами; КРЫЛО с удлинением 6.61 и площадью 8.74 кв дм, ФГО составлено из ДЕСТАБИЗАТОРа с удлинением 6.94 и площадью 3.6 кв дм и СЕРВОРУЛЯ площадью 0.45 кв дм, МФР (межфокусное расстояние) составляло 213 мм. Дестабилизатор - синоним ПГО. Крыло и дестабилизатор представляли из себя пенопластовую пластину, усиленную бальзовым лонжероном. Серворуль цельнобальзовый, профилированный. Коэффициент снижения производной ФГО за счет флюгирования составлял 0.5 – т.е. производная была уменьшена в два раза. Центр масс находился на расстоянии 23.6 мм впереди носка САХ крыла.
Плоскость вращения винтов проходит через центр масс, поэтому подъемные силы, возникающие на винтах при больших углах тангажа влияния на центровку не оказывают.
Серворуль размещен впереди дестабилизатора (по схеме «утка»), это ликвидирует потери подъемной силы на нем и является еще одним изобретением, усовершенствующем флюгерную утку; оно заявлено, как "КРАСНОВ-ФЛЮГЕР".
Значения отношений площадей пар серворуль-дестабилизатор и ФГО-крыло увеличены сверх оптимальных с целью минимизировать влияние трения в шарнирах.
Длина электрокорд составляла 6 метров.
Исходя из фактического положения центра масс модели было определено, что коэффициент подъемной силы ФГО составлял 68% от коэффициента крыла.
Модель демонстрировала устойчивый полет!
Перед посадкой был специально сделан достаточно существенный "козел", чтобы выявить неустойчивость, в случае ее наличия. Тест не выявил неустойчивости.
На рисунке отмечены положения центра масс для флюгерного и жестко закрепленного ГО.
Данная проверка, конечно, весьма примитивна, но чем богаты - тем и рады. Она позволяет убедиться в отсутствии «подводных камней» в предложенном решении.
