Аэродинамическая поверхность беспилотного летательного аппарата

Изобретение относится к области летательных аппаратов. Аэродинамическая поверхность выполнена в виде монолитной неплоской консоли с аэродинамической круткой. Удлинение аэродинамической поверхности λ, находится в пределах: 0<λ<5,5, где удлинение λ равно отношению квадрата размаха аэродинамической поверхности L к площади аэродинамической поверхности S. Изобретение направлено на улучшение аэродинамических характеристик за счет оптимизации коэффициента подъемной силы и коэффициента силы лобового сопротивления. 3 ил.

 

Аэродинамическая поверхность беспилотного летательного аппарата (БПЛА) относится к средствам воздействия на аэродинамические свойства БПЛА.

Из уровня техники известна аэродинамическая поверхность ракеты Х-25 («Шесть десятилетий истории», Г.С.Павлова, В.В.Остапенко, С.М.Виноградов, ООО «Издательство «Русская история», 2002 г., стр.224-225), которая выполнена в виде монолитной консоли с плоской срединной поверхностью.

Также известна аэродинамическая поверхность БПЛА («Аэродинамика и конструкция летательных аппаратов», С.И.Зоншайн, издательство «Высшая школа», Москва, 1966, стр.316-317), выполненная в виде монолитной консоли без внутренних пустот, штампованной, фрезерованной или литой, с относительной толщиной профиля , имеющая плоскую срединную поверхность.

К недостаткам аналогов следует отнести недостаточное аэродинамическое качество, связанное с пулевой аэродинамической круткой аэродинамической поверхности, а также с унифицированной формой аэродинамической поверхности в случае необходимости установки нескольких аэродинамических поверхностей на БПЛА.

Из уровня техники известны аэродинамические поверхности БПЛА с нулевой аэродинамической круткой, выполненные в виде неплоских монолитных консолей, хорды профилей которых параллельны между собой (см., например, патент США №4158447, приоритет 29.11.1979 г., а также патент США №4165847, приоритет от 06.06.1977 г., выбранный за прототип). Форма аэродинамической поверхности в виде неплоской монолитной консоли в прототипе обусловлена задачами компоновки аэродинамических плоскостей в сложенном виде и повторяет цилиндрическую форму корпуса БПЛА.

К недостаткам прототипа, как и аналогов, следует отнести недостаточные аэродинамические характеристики такие, как коэффициент силы лобового сопротивления и коэффициент подъемной силы, обусловленные отсутствием аэродинамической крутки аэродинамической поверхности прототипа.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является получение аэродинамической поверхности БПЛА с оптимизированными аэродинамическими, противофлаттерными и центровочными характеристиками.

Задача решается за счет того, что предлагаемая аэродинамическая поверхность беспилотного летательного аппарата выполнена в виде монолитной консоли с аэродинамической круткой, причем значение удлинения аэродинамической поверхности λ находится в пределах: 0<λ<5,5, где удлинение λ равно отношению квадрата размаха аэродинамической поверхности L к площади аэродинамической поверхности S.

Предлагаемое изобретение позволяет достигнуть улучшенных значений аэродинамических характеристик, практически приближенных к оптимальным, а именно позволяет уменьшить коэффициент силы лобового сопротивления и увеличить коэффициент подъемной силы, а также, в качестве дополнительного результата, позволяет создавать аэродинамические поверхности БПЛА индивидуальной формы.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена изометрическая проекция аэродинамической поверхности БПЛА; на фиг.2 - вид сбоку аэродинамической поверхности БПЛА; на фиг.3 - пример выполнения индивидуальных аэродинамических поверхностей БПЛА.

Аэродинамическая поверхность (1) БПЛА (2), например крыло или руль, выполнена в виде монолитной консоли, которая установлена на корпусе БПЛА (2). Монолитная консоль аэродинамической поверхности (1) выполнена с ненулевой аэродинамической круткой (см. фиг.1), другими словами, по крайней мере две хорды профилей аэродинамической поверхности (1) непараллельны друг другу.

Наиболее благоприятные значения удлинения аэродинамической поверхности (1) λ, равного отношению квадрата размаха аэродинамической поверхности L к площади аэродинамической поверхности S, может находиться в пределах от нуля до пяти целых и пяти десятых.

Выполнение условий наличия аэродинамической крутки при относительно небольшом удлинении аэродинамической поверхности БПЛА позволяет получить наиболее улучшенные аэродинамические характеристики для БПЛА.

Изобретение позволяет создавать не унифицированные, а индивидуальные аэродинамические поверхности (см. фиг.2), форма срединной поверхности которых может быть рассчитана и изготовлена в зависимости от конкретных условий полета БПЛА.

Работа аэродинамической поверхности беспилотного летательного аппарата (1) в воздушном потоке (на примере работы аэродинамической поверхности такого БПЛА, как ракета) обусловлена следующими факторами.

Из аэродинамики известно, что самым оптимальным законом распределения циркуляции при дозвуковых скоростях является эллиптический закон распределения циркуляции. На аэродинамических поверхностях, простых с точки зрения технологии реализации форм (прямоугольных, трапецеидальных), эллингический закон распределения циркуляции может быть достигнут только при наличии изменяемого угла установки аэродинамической поверхности (1), работающей в воздушном потоке, по ее размаху (обладающей аэродинамической круткой), что позволяет снизить влияние и интенсивное концевых вихрей, являющихся причиной возникновения индуктивного сопротивления сформировавшейся после скосов с постоянным значением индуктивной скорости.

Улучшение аэродинамических характеристик аэродинамической поверхности (1), обладающей аэродинамической круткой с изменяемым углом установки консоли по размаху происходит в основном за счет оптимального закона распространения скорости на аэродинамической поверхности (1).

С увеличением угла атаки, даже незначительным, происходит увеличение подъемной силы аэродинамической поверхности (1) БПЛА (2) и ее деформация. С целью обеспечения противофлаттерной устойчивости закон распределения центров масс сечений аэродинамической поверхности (1) должен быть таким, чтобы колебания аэродинамической поверхности имели затухающий характер.

Изобретение позволяет в целом улучшить характеристики БПЛА, особенно однорежимных БПЛА, за счет оптимизации коэффициента подъемной силы С_у и коэффициента силы лобового сопротивления С_х.

В описанных выше примерах исполнения аэродинамической поверхности БПЛА по сравнению с прототипом коэффициент силы лобового сопротивления С_х уменьшается приблизительно на 15-20%, а коэффициент подъемной силы С_у увеличивается приблизительно на 5-10%.

Кроме того, изобретение позволяет улучшить не только аэродинамические характеристики аэродинамической поверхности БПЛА, но и динамические (противофлаттерные) характеристики аэродинамической поверхности БПЛА.

Изобретение может найти широкое применение в области БПЛА, в том числе ракетного типа, а также других монорежимных БПЛА.

Аэродинамическая поверхность беспилотного летательного аппарата, выполненная в виде монолитной консоли, отличающаяся тем, что она выполнена с аэродинамической круткой, а значение удлинения аэродинамической поверхности λ находится в пределах 0<λ<5,5, где удлинение λ равно отношению квадрата размаха аэродинамической поверхности L к площади аэродинамической поверхности S.