Высокоскоростной летательный аппарат (варианты)

 

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к сверхзвуковым или гиперзвуковым летательным аппаратам с воздушно-реактивными двигателями. Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение маневренности высокоскоростных летательных аппаратов за счет изменения величины и направления тяги двигателей. Эта задача реализуется тем, что мотогондолы аппарата, содержащие пакет двигательных модулей с несимметричными участками внешнего сжатия воздухозаборников, должны быть выполнены подвижными, причем с поворотом относительно расположенных перед ними аэродинамических поверхностей в плоскостях, обеспечивающих изменение угла атаки местного потока, набегающего на воздухозаборники. Изобретение основано на использовании известного эффекта изменения тяги воздушно-реактивного двигателя с несимметричным воздухозаборником, например плоским с горизонтальным клином внешнего сжатия, для которого при больших сверхзвуковых скоростях расход воздуха, захватываемого воздухозаборником, возрастает с увеличением угла атаки набегающего потока при больших сверхзвуковых скоростях. При больших сверхзвуковых скоростях наиболее эффективно использование изобретения. 2 п.ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к высокоскоростным летательным аппаратам с управляемым изменением величины и направления вектора тяги силовой установки в полете.

Известен высокоскоростной летательный аппарат (л.а.), содержащий воздушно-реактивную силовую установку с двигателями, размещенными в мотогондолах с воздухозаборниками, мотогондолы установлены вблизи аэродинамической поверхности и выполнены подвижными с возможностью поворота относительно осей координат, связанных с аэродинамической поверхностью (см. патент США N 3047255, кл. 244-55, 1962).

Силовая установка известного летательного аппарата снабжена осесимметричными воздухозаборниками, которые обтекаются независимо от аэродинамической поверхности и обеспечивают максимальные расход воздуха и тягу в положении мотогондол, соответствующем нулевому местному углу атаки, а при изменении этого положения с увеличением угла атаки расход воздуха уменьшается, что приводит к значительным потерям тяги.

Технической задачей изобретения в первом случае реализации является увеличение тяги с изменением ее направления при отодвижении с поворотом воздушно-реактивной силовой установки и с увеличением угла местного атаки воздухозаборника относительно аэродинамической поверхности, на которой установлена мотогондола и которая формирует поток, набегающий на мотогондолу.

Решение технической задачи для этого случая реализации л.а. достигается тем, что высокоскоростной летательный аппарат содержит воздушно-реактивную силовую установку с двигателями, размещенными в мотогондолах с воздухозаборниками, мотогондолы расположены на аэродинамической поверхности и выполнены подвижными с возможностью поворота относительно аэродинамической поверхности. Мотогондолы выполнены с возможностью поворота в продольных плоскостях, параллельных среднему направлению местного потока, набегающего на воздухозаборники, и перпендикулярных аэродинамической поверхности, воздухозаборники выполнены несимметричными с плоскостями основного внешнего сжатия в продольных плоскостях, близких к параллельным среднему направлению набегающего на воздухозаборники местного потока и перпендикулярным аэродинамической поверхности. Например, воздухозаборники могут быть выполнены с клиньями внешнего сжатия, передние кромки которых параллельны аэродинамической поверхности.

Технической задачей изобретения во втором случае реализации является изменение направления тяги при малом изменении ее величины при перемещении воздушно-реактивной силовой установки с ее поворотом и с изменением местных углов атаки воздухозаборников в плоскости, близкой к параллельной аэродинамической поверхности, на которой установлена мотогондола и которая формирует поток, набегающий на мотогондолу.

Решение технической задачи для первого случая реализации л.а. достигается тем, что высокоскоростной летательный аппарат содержит воздушно-реактивную силовую установку с двигательными модулями, размещенными и попарно жестко соединенными в мотогондолах с воздухозаборниками, мотогондолы расположены на аэродинамической поверхности и выполнены подвижными с возможностью поворота в плоскостях, параллельных аэродинамической поверхности. Мотогондолы выполнены в виде жестко соединенных парных двигательных модулей с воздухозаборниками, которые выполнены несимметричными с развернутыми в противоположные стороны друг от друга участками внешнего сжатия и с плоскостями основного внешнего сжатия, близкими к параллельным аэродинамической поверхности. Например, воздухозаборники могут быть выполнены с общим клином внешнего сжатия, передняя кромка которого расположена в плоскости, перпендикулярной аэродинамической поверхности.

На фиг. 1 изображен общий вид (сбоку) летательного аппарата для первого случая реализации с поворотной мотогондолой; на фиг. 2 вид спереди л.а. изображенного на фиг. 1, при исходном положении поворотной мотогондолы; на фиг. 3 вид сбоку летательного аппарата для первого случая реализации с мотогондолой, повернутой в вертикальной плоскости симметрии; на фиг. 4 вид сзади изображенного на фиг. 3 летательного аппарата с поворотной мотогондолой, имеющей двигательный тракт неизменной геометрии; на фиг. 5 вид сзади изображенного на фиг. 3 летательного аппарата с поворотной мотогондолой, имеющей двигательный тракт с регулируемой площадью выходного сечения сопла; на фиг. 6 общий вид (сбоку) летательного аппарата для второго случая реализации; на фиг. 7 вид снизу л.а. изображенного на фиг. 6; на фиг. 8 - вид снизу летательного аппарата для второго случая реализации с мотогондолой, повернутой в горизонтальной плоскости.

Высокоскоростной летательный аппарат в первом случае реализации заявленного технического решения содержит корпус 1 с крылом, под нижней аэродинамической поверхностью 2 корпуса установлена мотогондола 3, выполненная с возможностью перемещения с поворотом в плоскости симметрии относительно аэродинамической поверхности 2. Пунктирной линией на фиг. 1 показан контур 4 двигательного тракта с несимметричным воздухозаборником 5 и соплом 6. Воздухозаборник 5 выполнен с горизонтальным клином внешнего сжатия, передняя кромка которого параллельна аэродинамической поверхности корпуса. На фиг. 1 и фиг. 2 также пунктирными линиями отмечена плоскость 7, отделяющая подвижную мотогондолу от корпуса летательного аппарата. На фиг. 3 и фиг. 4 позицией 8 показано повернутое положение мотогондолы.

В первом случае реализации заявленного технического решения устройство работает следующим образом.

Для изменения тяги мотогондола перемещается с поворотом относительно аэродинамической поверхности в плоскости симметрии (вертикальной плоскости). Например, для увеличения тяги мотогондола отодвигается от аэродинамической поверхности, при этом увеличиваются местный угол атаки воздухозаборника и поперечный размер H'b > Нb (фиг. 1 и 3), определяющий расход воздуха, проходящего через воздухозаборник. При полете л.а. с большой сверхзвуковой скоростью в данном случае будут возрастать расход воздуха и степень сжатия струи, захватываемой воздухозаборником, и, следовательно, тяга двигателя. Будет происходить также изменение направления вектора тяги в плоскости симметрии.

В первом случае реализации заявленного технического решения подвижная мотогондола может быть выполнена как с двигательным трактом неизменной геометрии, так и с трактом, у которого регулируется площадь выходного сечения его сопла. Для мотогондолы с двигательным трактом неизменной геометрии площадь выходного сечения сопла при ее повороте не изменяется. На фиг. 4 для повернутого положения такой мотогондолы заштрихована площадь 9 выходного сечения сопла, такая же, как и в исходном положении. В этом случае при повороте мотогондолы изменение силы тяги будет происходить, главным образом, за счет изменения расхода воздуха. Для мотогондолы с изменяемой геометрией сопла при ее отодвижении с поворотом от аэродинамической поверхности площадь выходного сечения сопла может быть увеличена. На фиг. 5 заштрихована эта площадь 10, увеличенная в соответствии с повернутым положением мотогондолы.

Во втором случае реализации заявленного технического решения, когда мотогондола содержит, например, два двигательных тракта, плоские несимметричные воздухозаборники которых развернуты в противоположные стороны, мотогондола поворачивается в плоскости, параллельной нижней плоскости корпуса (крыла). При повороте мотогондолы изменяются местные углы атаки смежных воздухозаборников и поперечные размеры Нb1 и Hb2, показанные на фиг. 7 и определяющие расход воздуха, проходящего через воздухозаборники. На фиг. 7 эти размеры показаны для мотогондолы в исходном положении, а на фиг. 8 размеры H'b1 > Hb1 и Н'b2 <Hb2 для повернутого положения мотогондолы. Так как для каждого из парных двигательных трактов изменение местных углов атаки одинаково, но противоположно по знаку, то и изменение расхода воздуха и тяги этих трактов будет близким по величине, но противоположно по знаку, так что изменение суммарной тяги силовой установки будет в этом случае незначительным, а основным будет изменение направления вектора тяги в плоскости, параллельной аэродинамической поверхности, на которой установлена мотогондола. 2

Формула изобретения

1. Высокоскоростной летательный аппарат, содержащий воздушно-реактивную силовую установку с двигателями, размещенными в мотогондолах с воздухозаборниками, мотогондолы расположены на аэродинамической поверхности и выполнены подвижными с возможностью поворота относительно аэродинамической поверхности, отличающийся тем, что мотогондолы выполнены с возможностью поворота в продольных плоскостях, параллельных среднему направлению местного потока, набегающего на воздухозаборники, и перпендикулярных к аэродинамической поверхности, воздухозаборники выполнены несимметричными с плоскостями основного внешнего сжатия в продольных плоскостях, близких к параллельным среднему направлению набегающего на воздухозаборники местного потока и перпендикулярным к аэродинамической поверхности.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что воздухозаборники выполнены с клиньями внешнего сжатия, передние кромки которых параллельны аэродинамической поверхности.

3. Высокоскоростной летательный аппарат, содержащий воздушно-реактивную силовую установку с двигательными модулями, размещенными и попарно жестко соединенными в мотогондолах с воздухозаборниками, мотогондолы расположены на аэродинамической поверхности и выполнены подвижными с возможностью поворота в плоскостях, параллельных аэродинамической поверхности, отличающийся тем, что мотогондолы выполнены в виде жестко соединенных парных двигательных модулей с воздухозаборниками, которые выполнены несимметричными с развернутыми в противоположные стороны друг от друга участками внешнего сжатия и с плоскостями основного внешнего сжатия, близкими к параллельным аэродинамической поверхности.

4. Аппарат по п. З, отличающийся тем, что воздухозаборники выполнены с общим клином внешнего сжатия, передняя кромка которого расположена в плоскости, перпендикулярной к аэродинамической поверхности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8