×
27.06.2014
216.012.d61d

СПОСОБ СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ЗВУКОВОГО УДАРА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА (ЛА)

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к способам снижения уровня звукового удара от сверхзвукового летательного аппарата (ЛА). Способ снижения звукового удара включает воздействие на набегающий газовый поток перед ЛА источником энергоподвода, например лазерным излучением. При этом в газовой среде перед ЛА и соосно ему периодически или постоянно создают по крайней мере одну локальную область разогретого газа с возможностью управления ее размерами и расстоянием до ЛА, обеспечивают управляемый температурный режим в области разогрева газа так, что ударные волны от ЛА и ударные волны от области разогретого газа имеют пониженную интенсивность и распространяются раздельно, не сливаясь в дальнем поле. Достигается снижение уровня звукового удара на поверхности земли от ЛА при сверхзвуковых режимах полета. 4 ил.
Основные результаты: Способ снижения уровня звукового удара летательного аппарата (ЛА), включающий воздействие на набегающий газовый поток перед ЛА источником энергоподвода, например лазерным излучением, отличающийся тем, что в газовой среде перед ЛА и соосно ему периодически или постоянно создают по крайней мере одну локальную область разогретого газа источником энергоподвода, с возможностью управления ее размерами и расстоянием до ЛА, при этом обеспечивают управляемый температурный режим в области разогрева газа так, что ударные волны от ЛА и от области разогретого газа имеют пониженную интенсивность и распространяются не сливаясь в дальнем поле.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области авиационной техники, к управлению уровнем звукового удара от сверхзвукового летательного аппарата (ЛА).

Известен способ минимизации звукового удара от сверхзвукового самолета с помощью разогрева атмосферы вокруг самолета (Miller D.S., Carlson H.W. A study of the application of heat or force fields to the sonic-boom-minimization problem. NASA TN D-5582. 1969).

Недостаток подобного способа в том, что необходимо искусственно создавать вокруг ЛА нагретую область газа определенной формы с контролируемым распределением температуры газа таким образом, чтобы возмущения от ЛА не выходили за границы нагретой области, что приводит к трудности технической реализации способа.

Известен способ снижения звукового удара от сверхзвукового летательного аппарата при помощи создания области нагретого газа в потоке перед и ниже ЛА (Патент US №7641153, МПК В64С 30/00, 2007 г.). Разогрев газа производится с помощью лазерного и микроволнового излучения от оборудования, расположенного в корпусе ЛА. В потоке создается сферическая область нагретого газа, которая располагается в ближнем поле в стороне от траектории полета ЛА. За областью нагретого газа в стороне от траектории полета ЛА формируется цилиндрический тепловой след. Изменение углов наклона ударных волн, распространяющихся от различных частей ЛА при их прохождении через тепловой след, предотвращает их слияние в дальнем поле в одну N-волну, что позволяет уменьшить звуковой удар на поверхности Земли. В патенте не рассматривается ударная волна от области нагрева газа и не учитывается ее роль в формировании звукового удара в дальнем поле. Авторы предполагают, что основное влияние на звуковой удар будет вызвано взаимодействием ударных волн от различных частей ЛА только с нагретым воздухом в тепловом следе.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ снижения звукового удара по патенту US №5263661, МПК В64С 1/38, в котором к набегающему потоку вдоль передней кромки крыла (перед точкой торможения потока) подводят лучистую энергию от источника лазерного излучения, расположенного в корпусе ЛА. Целью способа является разогрев потока перед крылом ЛА для снижения общего сопротивления ЛА и ослабления звукового удара при сверхзвуковом полете. Это достигается за счет того, что нагретый разреженный воздух создает режим дозвукового обтекания крыла. К недостаткам данного способа относится то, что не учитываются ударные волны от области нагрева потока и их роль в формировании звукового удара от ЛА в дальнем поле. В патенте предполагается, что этот способ работает только для тонкого, короткого и жесткого крыла с острой передней кромкой.

Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение уровня звукового удара на поверхности земли от ЛА при сверхзвуковых режимах полета.

Технический результат достигается воздействием на поток перед ЛА источником энергоподвода, например лазерным излучением, согласно изобретению в газовой среде перед ЛА и соосно ему периодически или постоянно формируют по крайней мере одну локальную область разогретого газа с возможностью управления ее размерами и расстоянием до ЛА, при этом создают управляемый температурный режим в области разогрева газа так, что ударные волны от ЛА и от области разогретого газа имеют пониженную интенсивность и распространяются раздельно, не сливаясь в дальнем поле.

На фиг.1 и 2 изображены взаимные расположения ЛА и области теплоподвода и представлена схема течения с ударными волнами; на фиг.3 и 4 показан пример уменьшения звукового удара на больших расстояниях от тонкого тела вращения при использовании предлагаемого способа (представлен пример для области теплоподвода в форме шара).

На поясняющих чертежах показано 1 - направление набегающего потока газа, 2 - ЛА в форме тонкого тела вращения, 3 - область теплоподвода перед ЛА, 4 - ударная волна от области теплоподвода, 5 - ударные волны от ЛА, 6 - граница теплового следа, 7 - положение максимума температуры в области теплоподвода, 8 - область низкого давления. На рисунке показан размер области теплоподвода Rs и расстояние xs от области теплоподвода до ЛА. Эти параметры, наряду с температурой в области теплоподвода, являются основными параметрами, от которых зависит формируемая картина течения с ударными волнами и звуковой удар в дальнем поле.

Способ осуществляется следующим образом.

Перед ЛА 2 на траектории полета создают область теплоподвода 3, которая обтекается набегающим потоком газа почти как твердое тело, что приводит к формированию в окрестности области теплоподвода ударной волны 4. За областью теплоподвода формируется тепловой след 6 с повышенной температурой, пониженной плотностью и пониженными значениями чисел Маха. Область теплоподвода имеет такую форму и размер, чтобы нагретый газ в тепловом следе за областью теплоподвода обтекал ЛА или части ЛА, вносящие наибольший вклад в звуковой удар. Это меняет условия обтекания ЛА и позволяет уменьшить интенсивность ударных волн 5 от ЛА. Подбор размера области теплоподвода Rs и температуры нагрева воздуха в области теплоподвода обеспечивает снижение интенсивности ударной волны от области теплоподвода в дальнем поле. Расчеты дальнего поля показали, что малое расстояние между ударными волнами от области теплоподвода и тела ЛА может приводить к их слиянию в дальнем поле и увеличению звукового удара. Для снижения звукового удара от ЛА область теплоподвода необходимо располагать на расстоянии Xs от ЛА так, чтобы исключить слияние в дальнем поле ударных волн от области теплоподвода и от ЛА.

Пример.

На фиг.3 и 4 показан пример уменьшения звукового удара на больших расстояниях от тонкого тела вращения в результате использования предложенного способа. Представлены результаты расчетов звукового удара в дальнем поле от тонкого тела вращения (относительная толщина в миделе 10%) с областью теплоподвода в форме шара для числа Маха набегающего потока равного 2. Обозначения: Δр/р0 - отношение избыточного давления Δp к нормальному атмосферному давлению р0, r/L - расстояние от траектории полета в длинах тела. На фиг.3 показано изменение интенсивности ударных волн при удалении от траектории полета. Линией (I) показана интенсивность головной ударной волны от тела без теплоподвода, точками (II) и (III) показаны интенсивности ударных волн от области теплоподвода и от тела соответственно. На фиг.4 показан пример профиля давления с ударными волнами, которые распространяются раздельно, не сливаясь в дальнем поле, от тела с областью теплоподвода в форме шара. Линией (IV) показан уровень интенсивности головной ударной волны от тела без теплоподвода на расстоянии 519.5 длин тела от траектории полета, линией (V) показан профиль давления в дальнем поле для тела с областью теплоподвода в форме шара. Для заданного числа Маха можно подобрать размер области теплоподвода, положение области теплоподвода относительно ЛА и температуру нагрева потока в области теплоподвода так, что ударные волны от области теплоподвода и ЛА будут иметь меньшие интенсивности, по сравнению с ударной волной от ЛА без теплоподвода и будут распространяться раздельно, не сливаясь в дальнем поле. В представленном примере снижение звукового удара достигается при формировании области теплоподвода в форме шара с радиусом Rs/L=0.05 на расстоянии xs/L=0.5 перед телом на траектории полета (L - длина тела), при наибольшей температуре воздуха в области теплоподвода Т/Т0=1.93 по сравнению с температурой набегающего потока Т0. Уменьшение интенсивности ударной волны от ЛА в тепловом следе и отсутствие слияния ударных волн от области теплоподвода и ЛА позволяют на 20% и более уменьшить уровень звукового удара в дальнем поле.

Существенным отличием предлагаемого способа от прототипа является то, что формируемая около тела среда с параметрами, отличающимися от параметров набегающего потока, обеспечивает снижение интенсивности ударной волны от тела, и формируется картина ударных волн с меньшей интенсивностью, включающая в себя ударные волны от области теплоподвода и ударные волны от ЛА. При этом область теплоподвода располагается на удалении от ЛА так, чтобы не происходило слияние ударных волн от области теплоподвода и ЛА в дальнем поле. Для создания картины течения с системой ударных волн и уменьшения звукового удара используются газодинамические особенности потока в тепловом следе за областью теплоподвода. Данный способ распространяется на летательные аппараты (тела) различной формы с острой или затупленной носовой частью.

Источники информации

1. Miller D.S., Carlson H.W. A study of the application of heat or force fields to the sonic-boom-minimization problem. NASA TN D-5582 (1969).

2. Патент US №7641153, МПК В64С 30/00, 2007 г.

3. Патент US №5263661, МПК В64С 1/38 - прототип.

Способ снижения уровня звукового удара летательного аппарата (ЛА), включающий воздействие на набегающий газовый поток перед ЛА источником энергоподвода, например лазерным излучением, отличающийся тем, что в газовой среде перед ЛА и соосно ему периодически или постоянно создают по крайней мере одну локальную область разогретого газа источником энергоподвода, с возможностью управления ее размерами и расстоянием до ЛА, при этом обеспечивают управляемый температурный режим в области разогрева газа так, что ударные волны от ЛА и от области разогретого газа имеют пониженную интенсивность и распространяются не сливаясь в дальнем поле.
СПОСОБ СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ЗВУКОВОГО УДАРА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА (ЛА)
СПОСОБ СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ЗВУКОВОГО УДАРА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА (ЛА)
СПОСОБ СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ЗВУКОВОГО УДАРА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА (ЛА)
СПОСОБ СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ЗВУКОВОГО УДАРА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА (ЛА)
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 21-30 из 39.
20.01.2018
№218.016.1bcb

Способ выделения растворенных газов из перекачиваемой жидкости и устройство для его реализации (варианты)

Изобретение относится к насосостроению и предназначено для перекачки различных сред, например, для выделения воздуха, растворенного в воде. Выделение растворенных газов из перекачиваемой жидкости методом понижения давления в потоке газа с использованием явления кавитации выполняется благодаря...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636732
Дата охранного документа: 27.11.2017
10.05.2018
№218.016.4846

Сверхзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель с пульсирующим режимом запуска (спврд с прз) и способ его работы

Изобретение относится к области гиперзвуковых летательных аппаратов, а именно к высокоскоростным прямоточным воздушно-реактивным двигателям. Сверхзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель с пульсирующим режимом запуска содержит сверхзвуковой воздухозаборник, изолятор, сверхзвуковую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002651016
Дата охранного документа: 18.04.2018
20.06.2018
№218.016.655d

Установка для моделирования течения типа куэтта и способ тарировки датчика термоанемометра в установке для моделирования течения куэтта

Изобретение относится к экспериментальной технике в области механики жидкостей и газов и может быть использовано для изучения структур течений типа Куэтта и для тарировки датчиков термоанемометра в структурах типа Куэтта. Установка для моделирования течения типа Куэтта включает герметичный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657513
Дата охранного документа: 19.06.2018
04.09.2018
№218.016.82b9

Способ плазменного напыления износостойких покрытий толщиной более 2мм

Изобретение относится к способу плазменного напыления износостойких порошковых покрытий на детали различных механизмов, используемых в машиностроении, металлургии, энергетике, авиации, судостроении, оборонной промышленности и других сферах производства. Способ включает предварительную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002665647
Дата охранного документа: 03.09.2018
26.10.2018
№218.016.961f

Способ ультразвуковой газолазерной резки листового металла и устройство ультразвуковой газолазерной резки листового металла (варианты)

Изобретение относится к способу комбинированной газолазерно-ультразвуковой резки листового металла и устройству для его осуществления (варианты). Технический результат состоит в повышении качества лазерного реза за счет уменьшения шероховатости при увеличении толщины листа и скорости резки....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002670629
Дата охранного документа: 24.10.2018
21.11.2018
№218.016.9f55

Сверхзвуковой воздухозаборник (варианты)

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям воздухозаборников реактивных двигателей. Сверхзвуковой воздухозаборник включает внутренний канал, образованный поверхностью сжатия и противолежащей ей обечайкой, которая при сверхзвуковом течении на входе формирует скачок,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002672825
Дата охранного документа: 19.11.2018
18.01.2019
№219.016.b14f

Способ стабилизации диффузионного горения водорода в газовой микрогорелке (варианты)

Изобретение относится к области энергетики. Способ стабилизации диффузионного горения водорода в газовой микрогорелке включает генерацию микроструи водорода в коническом сопле горелки с дозвуковой скоростью истечения, струю водорода генерируют в сопле с диаметром на срезе от 0,02 до 0,06 мм,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677322
Дата охранного документа: 16.01.2019
23.02.2019
№219.016.c6d4

Способ стабилизации диффузионного горения водорода в газовой микрогорелке

Изобретение относится к области энергетики. Изобретение может быть использовано для термообработки металлов, ремонта и изготовления ювелирных изделий, стоматологических протезов, пайки проводов, декоративного обжига столярных изделий, отжига старой краски. Способ стабилизации диффузионного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680534
Дата охранного документа: 22.02.2019
19.04.2019
№219.017.1cbd

Ракета с воздушно-реактивным двигателем

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к ракетам с воздушно-реактивным двигателем - ВРД. Технический результат - увеличение скорости и дальности полета ракеты, расширение тягово-аэродинамических характеристик ВРД. Устройство содержит лобовое воздухозаборное устройство. Оно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685002
Дата охранного документа: 16.04.2019
18.05.2019
№219.017.5386

Способ металлизации керамики под пайку

Изобретение относится к области получения металлических покрытий на керамических изделиях и может найти применение в электронной, электротехнической и радиотехнической промышленности. Способ металлизации керамики под пайку осуществляется путем нанесения на ее поверхность покрытия методом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002687598
Дата охранного документа: 15.05.2019
Показаны записи 21-21 из 21.
20.01.2018
№218.016.1bcb

Способ выделения растворенных газов из перекачиваемой жидкости и устройство для его реализации (варианты)

Изобретение относится к насосостроению и предназначено для перекачки различных сред, например, для выделения воздуха, растворенного в воде. Выделение растворенных газов из перекачиваемой жидкости методом понижения давления в потоке газа с использованием явления кавитации выполняется благодаря...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636732
Дата охранного документа: 27.11.2017
+ добавить свой РИД