×
10.07.2013
216.012.53c8

Результат интеллектуальной деятельности: ПРЕДКРЫЛОК КРЫЛА САМОЛЕТА И СПОСОБ ЕГО ОБТЕКАНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Группа изобретений относится к области авиации. Предкрылок крыла самолета подвижно соединен с основным крылом и содержит аэродинамически обтекаемую поверхность, включающую заднюю нижнюю кромку. Часть задней нижней кромки предкрылка выполнена по форме гладкой волнистой линии либо волнистой линии с угловыми точками вдоль размаха крыла. Способ обтекания предкрылка крыла самолета заключается в использовании предложенного предкрылка. Группа изобретений направлена на снижение аэродинамического шума самолета на режимах взлета и захода на посадку. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к снижению аэродинамического шума самолета, образующегося при обтекании поверхности крыла с отклоненными предкрылком и закрылком на режимах захода на посадку и приземления.

Последние достижения в создании современных турбореактивных двигателей с большой степенью двухконтурности привели к значительному снижению шума силовой установки. Как показали летные эксперименты, проведенные фирмами Boeing и Airbus, шум силовых установок современных самолетов перестает быть доминирующим среди других источников шума при заходе самолета на посадку, когда двигатели работают в режиме малого газа, и возникает проблема шума, образуемого при обтекании выпущенного шасси и отклоненных элементов механизации крыла (предкрылки, закрылки и интерцепторы). Таким образом, создание перспективных гражданских самолетов с улучшенными акустическими характеристиками, которые удовлетворяли бы все более жестким нормам ИКАО по шуму на местности, требует заметного снижения шума обтекания элементов планера самолета. В настоящее время на современных самолетах вообще не применяются никакие мероприятия по снижению этого источника шума. Поэтому повышенное внимание в последнее время стало уделяться способам, которые снижают аэродинамический шум различных элементов планера самолета. Настоящее изобретение относится к снижению шума, возникающему при обтекании потоком воздуха крыла с выпущенными элементами механизации: предкрылком и закрылком.

Известен способ снижения аэродинамического шума, создаваемого при обтекании задней кромки лопасти, при котором снижение аэродинамического шума достигается путем изменения формы поверхности задней кромки лопасти (Патент DE 102006043462, 27.03.2008 г., В64С 21/02). Согласно способу уровень шума, создаваемого потоком, обтекающим заднюю кромку лопасти, снижают путем создания гофрированной поверхности вблизи задней кромки, первоначально имеющей плоскую форму. При этом снижение шума достигается благодаря образованию продольных вихрей и изменению структуры турбулентности в потоке, обтекающем образованную зону. Однако этот метод неприменим к предкрылку, т.к. на режиме крейсерского полета, когда предкрылок находится в убранном положении, невозможно обеспечить плотного прилегания гофрированной поверхности предкрылка 1 к плоской поверхности основного элемента крыла 2, что неизбежно приведет к ухудшению аэродинамических характеристик крыла.

Известны дополнительные элементы конструкции предкрылка (Патенты US 2010084508 публ. 2010 г., МПК В64С 9/24, US 6457680, публ. 2002 г., МПК В64С 9/16), предназначенные для снижения шума при протекании потока в щели между предкрылком и носовой частью основного крыла. Основным недостатком как упомянутого выше способа, так и элементов предкрылка является использование дополнительных элементов конструкции, отклоняющих поток, что сопряжено с увеличением веса устройства, усложнением его конструкции, эксплуатации и ремонта и, как следствие, ведет к увеличению его стоимости и эксплуатационных расходов.

Известно шевронное реактивное сопло газотурбинного двигателя (Патент РФ №2310766, 20.11.2007 г.), в котором применяются шевроны для создания продольных вихрей, образующихся из-за появления скоса двух потоков: основного потока газа, истекающего из сопла, и потока воздуха, идущего по наружной обечайке сопла. Согласно этому патенту образование продольных вихрей в струе приводит к снижению шума на 1,2 дБ. Этот способ неприменим для снижения шума предкрылка, т.к. при обтекании предкрылка нет двух смешивающихся потоков газа и наличие шевронов не приводит к образованию продольных вихрей.

Известен способ снижения шума предкрылка (Патент РФ №22966695, 22.11.2002 г., В64С 9/24), достаточно простой в реализации и эффективный с точки зрения снижения шума, который заключался в использовании специальных щеток, размещенных на нижней кромке предкрылка. Этот патент выбран в качестве прототипа. Был получен эффект снижения шума. Однако такой способ приводит к недопустимо большому уменьшению коэффициента подъемной силы и усложнению эксплуатации самолета, в процессе которой необходимо заменять подверженные износу или засорившиеся щетки.

Задача изобретения - обеспечить эффективное снижение уровня аэродинамического шума, генерируемого при обтекании воздушным потоком крыла пассажирского самолета с выпущенными элементами механизации (предкрылком и закрылком) на режимах посадки без ухудшения аэродинамических характеристик крыла.

Технический результат заключается в снижении уровня аэродинамического шума при обтекании крыла без существенного уменьшения подъемной силы.

Технический результат достигается тем, что предкрылок крыла самолета, содержащий аэродинамически обтекаемую поверхность, включающую заднюю нижнюю кромку, подвижно соединен с основным крылом, а, по меньшей мере, часть задней нижней кромки предкрылка выполнена по форме гладкой волнистой линии либо волнистой линии с угловыми точками вдоль размаха крыла.

Технический результат достигается также тем, что у предкрылка крыла самолета упомянутая кромка имеет форму синусоиды.

Технический результат достигается также тем, что у предкрылка крыла самолета упомянутая кромка выполнена в виде накладки.

Технический результат достигается также тем, что в способе обтекания предкрылка крыла самолета, заключающегося в изменении характера обтекания задней нижней кромки предкрылка, по меньшей мере, часть задней нижней кромки предкрылка выполнена по форме гладкой волнистой линии либо волнистой линии с угловыми точками вдоль размаха крыла.

Фиг.1. Сечение крыла с отклоненными элементами механизации.

Фиг.2. Область течения между предкрылком и основным элементом крыла.

Фиг.3. Механизмы звукообразования в области течения между предкрылком и основным крылом.

Фиг.4. Предкрылок с шевронной кромкой треугольной формы.

Фиг.5. Различные формы шевронов нижней кромки предкрылка.

Фиг.6а. Предкрылок с посадочным местом для шевронной накладки.

Фиг.6б. Шевронная накладка.

Фиг.7. Спектры шума модели крыла с обычными и модифицированными предкрылками.

На фиг.1 показано сечение крыла с отклоненными элементами механизации, состоящее из предкрылка 1, основного крыла 2, закрылка 3.

Задачу снижения аэродинамического шума, создаваемого при протекании потока в щели (фиг.2) между предкрылком 1 и носовой частью крыла 2, без существенного уменьшения коэффициента подъемной силы решает предлагаемый предкрылок и способ его обтекания.

В результате проведенных исследований, касающихся шума предкрылка, удалось выделить основные механизмы его генерации. Они схематически представлены на фиг.3. Среди известных механизмов возникновения шума можно перечислить следующие: вторичный отрыв 4, вихрь в полости 5, нестационарная сила из-за ударов вихрей 6, нестационарное присоединение потока 7, турбулентность погранслоя 8, сход вихревой пелены 9, эффект поршня 10, резкая деформация когерентных структур средним потоком 11, слияние вихрей 12, шум полости 13, рассеяние на кромке 14.

Предкрылок крыла самолета содержит аэродинамически обтекаемую поверхность, которую можно условно разделить на верхнюю и нижнюю, с передней и задней кромками, и подвижно соединен с основным крылом. Модификация предкрылка заключается в изменении формы нижней кромки на шевронную (зубчатую) (фиг.4). Под шевронной формой (шевроном) понимается волнистая линия в плоскости кромки, которая может быть как с угловыми точками, так и гладкой формы.

Шеврон может иметь любую форму с угловыми точками, как треугольную форму, прямоугольную или другую, так и гладкую, например, в виде синусоиды (фиг.5а). Кроме того, шеврон может иметь неоднородный шаг S вдоль размаха предкрылка и неоднородную высоту Н (фиг.5б).

Предкрылок может иметь посадочное место для накладки (фиг.6а), а нижняя кромка предкрылка может быть изготовлена в виде отдельной шевронной накладки, которая крепится затем к предкрылку (фиг.6б).

Экспериментальные исследования в акустической заглушенной камере на модели крыла с механизацией показали, что способ снижения шума, основанный на изменении геометрии нижней кромки предкрылка, дает снижение узкополосного шума предкрылка до 10 дБ, а шевронная нижняя кромка предкрылка приводит к значительному снижению шума. На фигуре 7а, 7б, 7в, 7г приводятся спектры шума соответственно для углов наблюдения 70, 90, 110, 130 градусов в нижней полусфере под крылом. Именно распространением звука в этом направлении определяется шум самолета на местности, в том числе и при сертификационных испытаниях по шуму. Верхняя кривая соответствует прямолинейной кромке предкрылка, две нижние кривые соответствуют шевронной форме кромки с различным шагом и высотой шеврона. Эффект снижения шума без существенного уменьшения подъемной силы имеет место для различных геометрических параметров шеврона, как это следует из фиг.7.

Предлагаемый способ снижения аэродинамического шума самолета заключается в изменении характера обтекания нижней кромки предкрылка вдоль размаха крыла за счет формирования фазовой задержки схода вихрей с нижней кромки предкрылка и нарушения однородности источника шума, излучаемого при протекании потока воздуха между предкрылком 1 и носовой частью основного крыла 2, путем искривления нижней кромки предкрылка вдоль размаха крыла.

Турбулентность, точнее, нестационарность, образуется на сдвиге (в пределе - тангенциальном разрыве), сходящем с нижней кромки. Далее она развивается, усиливается и падает на крыловую часть системы. В результате взаимодействия с твердой поверхностью порождается звук. Основная идея способа заключается в уменьшении масштаба корреляции источника звука (декорреляции) в направлении размаха крыла и, следовательно, в уменьшении излучаемой звуковой энергии.

Декорреляция за счет искривления кромки предкрылка происходит следующим образом. После срыва потока с кромки возникают вихри, которые распространяются вниз по потоку со скоростью порядка α~0,6÷0,8V, где V - скорость потока до кромки. Скорость распространения вихрей зависит от характера течения в щели. Из-за этого вихри, срывающиеся с разных участков искривленной кромки, при подходе к поверхности крыла имеют разные амплитуды и, главное, разные фазы. Таким образом, вместо однородного по размаху коррелированного источника звука образуется множество некоррелированных источников, которые суммарно излучают меньший звук.

Для искривления кромки образуют, по меньшей мере, на части поверхности предкрылка, нижнюю кромку шевронной формы (фиг.4).

Данный способ имеет развитие, позволяющее оптимизировать его применение в частных случаях использования.

Предлагаемый предкрылок и способ его обтекания обеспечивают эффективное снижение уровня аэродинамического шума, создаваемого потоком при его протекании в щели между предкрылком и основным крылом, без существенного уменьшения подъемной силы.


ПРЕДКРЫЛОК КРЫЛА САМОЛЕТА И СПОСОБ ЕГО ОБТЕКАНИЯ
ПРЕДКРЫЛОК КРЫЛА САМОЛЕТА И СПОСОБ ЕГО ОБТЕКАНИЯ
ПРЕДКРЫЛОК КРЫЛА САМОЛЕТА И СПОСОБ ЕГО ОБТЕКАНИЯ
ПРЕДКРЫЛОК КРЫЛА САМОЛЕТА И СПОСОБ ЕГО ОБТЕКАНИЯ
ПРЕДКРЫЛОК КРЫЛА САМОЛЕТА И СПОСОБ ЕГО ОБТЕКАНИЯ
ПРЕДКРЫЛОК КРЫЛА САМОЛЕТА И СПОСОБ ЕГО ОБТЕКАНИЯ
ПРЕДКРЫЛОК КРЫЛА САМОЛЕТА И СПОСОБ ЕГО ОБТЕКАНИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 151-160 из 269.
10.05.2018
№218.016.44ab

Способ визуализации обтекания модели профиля крыла при околозвуковых скоростях потока

Изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики и может быть использовано преимущественно в аэродинамических трубах больших дозвуковых скоростей для более детального изучения картины обтекания моделей крыльевых профилей. Способ включает освещение области обтекания модели профиля...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650046
Дата охранного документа: 06.04.2018
10.05.2018
№218.016.4d36

Лонжерон лопасти аэродинамической модели воздушного винта и способ его изготовления

Изобретение относится к конструкциям и способам изготовления лопастей воздушных винтов. Лонжерон лопасти аэродинамической модели воздушного винта из композиционных полимерных материалов состоит из верхней и нижней профилированных полок, соединенных заполнителем. Заполнитель состоит из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002652545
Дата охранного документа: 26.04.2018
29.05.2018
№218.016.5275

Устройство для испытания панелей

Изобретение относится к области испытаний летательных аппаратов на прочность при сложном двухкомпонентном нагружении, в частности к испытаниям подкрепленных панелей силового каркаса планера самолета, работающих одновременно на сжатие и сдвиг, для определения фактической прочности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002653774
Дата охранного документа: 14.05.2018
29.05.2018
№218.016.5366

Модель несущей поверхности летательного аппарата

Изобретение относятся к области экспериментальной аэродинамики, в частности исследований проблем аэроупругости летательных аппаратов. Модель содержит силовой сердечник, который выполнен в виде части профиля, включающей часть верхней и нижней поверхностей, например крыла или горизонтального...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002653773
Дата охранного документа: 14.05.2018
29.05.2018
№218.016.55f7

Система рулевых приводов транспортного самолета

Изобретение относится к оборудованию летательных аппаратов и предназначено для построения системы управления полетом и реализации энергоснабжения рулевых агрегатов самолета в нормальных и аварийных условиях полета. Система рулевых приводов транспортного самолета состоит из основных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654654
Дата охранного документа: 21.05.2018
29.05.2018
№218.016.591b

Региональный самолет

Изобретение относится к авиационной технике. Самолет содержит фюзеляж овального поперечного сечения, низкорасположенное крыло, Н-образное хвостовое оперение, двухдвигательную силовую установку. Сечение фюзеляжа выполнено овальным, причем его высота составляет 0,7-0,75 от ширины, а длина 3,7-4,8...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655240
Дата охранного документа: 24.05.2018
09.06.2018
№218.016.5a1a

Законцовка крыла (варианты)

Группа изобретений относится к области летательных аппаратов. Законцовка крыла в виде крылышка большого удлинения, являющегося продолжением основного крыла и выполненного с размахом не менее 10% полуразмаха крыла, а размер концевой хорды не менее 30% ее корневой хорды. Выполнена она в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655571
Дата охранного документа: 28.05.2018
09.06.2018
№218.016.5a22

Гидросамолёт

Изобретение относится к авиации и касается гидросамолетов с подрессоренными поплавками. Гидросамолет содержит фюзеляж, поплавки, соединенные с ним носовой и основной стойками, оснащенными упругодемпфирующими элементами и системой управления ими. Система управления содержит пульт управления,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655572
Дата охранного документа: 28.05.2018
09.06.2018
№218.016.5aaa

Узел стыка отсеков фюзеляжа с сетчатой и традиционной конструктивно-силовыми схемами

Изобретение относится к области авиационных конструкций с различными конструктивно-силовыми схемами (КСС), в частности к сетчатой силовой конструкции отсека фюзеляжа гражданского самолета. Узел стыка отсеков фюзеляжа с сетчатой и традиционной КСС содержит спиральные ребра и торцевое кольцевое...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655585
Дата охранного документа: 28.05.2018
09.06.2018
№218.016.5b77

Устройство для измерения аэродинамических характеристик планирующего парашюта в аэродинамической трубе, модель планирующего парашюта для испытаний в аэродинамической трубе, способ измерения аэродинамических характеристик планирующего парашюта в аэродинамической трубе

Изобретение относится к авиационной технике и предназначено для измерения аэродинамических сил и моментов, действующих на купол планирующего парашюта (ПП) в потоке аэродинамической трубы (АДТ) при различных углах атаки и скольжения. Устройство используется следующим образом. После ввода в поток...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655713
Дата охранного документа: 29.05.2018
Показаны записи 151-158 из 158.
15.12.2018
№218.016.a7b1

Вентилятор турбовентиляторного авиационного двигателя

Изобретение относится к авиадвигателестроению и может использоваться при создании вентилятора турбовентиляторного двигателя. Предлагается вентилятор турбовентиляторного авиационного двигателя, включающий корпус, рабочее колесо и спрямляющий аппарат, спрямляющий аппарат снабжен аппаратом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002675031
Дата охранного документа: 14.12.2018
24.01.2019
№219.016.b3a3

Панель с гофрированным и сеточным заполнителем

Изобретение относится к области конструктивных материалов для использования в изделиях авиационной техники, судостроения, в отраслях машиностроения и касается панели с гофрированным и сеточным заполнителем. Панель включает перфорированную обшивку и заполнитель, выполненный из чередующихся...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002678029
Дата охранного документа: 22.01.2019
10.04.2019
№219.017.0560

Гофрированный газопровод с подавлением шума и вибрации (варианты)

Изобретение относится к гофрированным трубам (в том числе к шлангам), предназначенным для транспортирования газов и газожидкостных смесей. Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, - подавление шума и вибрации, возникающих за счет турбулентности внутреннего потока среды...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002369798
Дата охранного документа: 10.10.2009
12.04.2019
№219.017.0c1b

Массовый расходомер кориолисова типа

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения массового расхода жидкостей, протекающих по трубопроводам, например, при транспортировке нефтепродуктов. Массовый расходомер кориолисова типа содержит корпус в виде участка монтируемого трубопровода,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002457443
Дата охранного документа: 27.07.2012
09.10.2019
№219.017.d397

Устройство для активного гашения акустических шумов в вентиляционных каналах

Изобретение относится к средствам защиты от акустического шума, вызванного работающими системами вентиляции в жилых помещениях и в подвижных объектах. Устройство для активного гашения акустических шумов в вентиляционных каналах содержит размещенный в корпусе (3) громкоговоритель (1), излучающая...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002702252
Дата охранного документа: 07.10.2019
21.12.2019
№219.017.efe3

Устройство для активного гашения акустических шумов в вентиляционных системах

Изобретение относится к средствам защиты от акустического шума, вызванного работающими системами вентиляции в жилых помещениях и в подвижных объектах. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности гашения шума в вентиляционных системах за счет снижения интенсивности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002709606
Дата охранного документа: 18.12.2019
22.07.2020
№220.018.356a

Устройство обнаружения дефектов в сварных швах в процессе сварки

Использование: для обнаружения дефектов в сварных швах в процессе сварки. Сущность изобретения заключается в том, что устройство обнаружения дефектов в сварных швах в процессе сварки содержит измерительный канал, включающий установленный вблизи сварного шва преобразователь акустической эмиссии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002727065
Дата охранного документа: 17.07.2020
23.05.2023
№223.018.6e49

Устройство для контроля концентрации азотной кислоты

Изобретение относится к устройствам для измерения концентрации растворов азотной кислоты в химико-металлургическом производстве при изготовлении топливных композиций и, в частности, может быть использовано в технологии производства ядерного топлива и переработки радиоактивных отходов....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002795903
Дата охранного документа: 15.05.2023
+ добавить свой РИД