Крыло из гибкого материала, устойчивое к сложениям
Изобретение относится к спортивной авиации, в частности к производству парапланов и кайтов. Крыло из гибкого материала содержит оболочку с аэродинамическим профилем, поддерживаемую нервюрами и надуваемую встречным потоком воздуха через воздухозаборники с клапанами, и стропы. Воздухозаборники имеют кромки, каждая их которых создает местную зону повышенного давления для местного потока обтекания своего направления и оснащена в зоне повышенного давления клапаном, пропускающим воздух внутрь оболочки. Изобретение направлено на сохранение профиля крыла путем поддержания давления в крыле независимо от угла атаки крыла. 3 ил.
Область техники, к которой относится изобретение.
Изобретение относится к спортивной авиации, в частности к производству парапланов, парашютов, кайтов и может быть использовано при их разработке, производстве, реализации, эксплуатации, ввозе и вывозе за рубеж.
Уровень техники.
Почти все выпускаемые в настоящее время спортивные парапланы, парашюты-крылья, кайты-парафойлы разных производителей имеют почти одинаковую конструкцию. Гибкая оболочка крыла разделяется на секции нервюрами, поддерживающими аэродинамический профиль. В передней части в зоне максимального давления набегающего потока воздуха выполнены воздухозаборники, в некоторых конструкциях полностью или частично закрытые клапанами. Однако при изменении угла атаки точка максимального давления смещается. Это приводит к тому, что при выходе точки максимального давления за пределы воздухозаборника внешнее давление становится выше внутреннего и оболочка теряет форму. Происходит сложение купола, приводящее к отклонению от курса, выходу на опасные режимы полета и иногда необратимому запутыванию оболочки в стропах. Попытки повысить устойчивость крыла к сложениям предприняты, например ADVANCE THUN AG [CH] в заявке CH 700671 (A2) и GIN GLIDERS INC [KR] в заявке KR 200197611. В обоих случаях приняты меры для укрепления гибкой оболочки вокруг воздухозаборников. Это решает задачу повышения устойчивости оболочки крыла к сложениям лишь частично, так как при значительном выходе точки максимального давления за пределы воздухозаборников в их районе образуется разряжение, отсасывающее воздух из крыла и приводящее к потере крылом профиля. В других конструкция на воздухозаборниках предусматриваются клапана, препятствующие выходу воздуха из оболочки. Однако это тоже не решает проблемы, так как материал оболочки не обладает абсолютной герметичностью и без постоянной подпитки воздухом все равно теряет давление, несмотря на наличие клапанов в воздухозаборниках.
Ближе всего по совокупности признаков является решение ADVANCE THUN AG [СН] в заявке СН 700671 (А2). В нем предусмотрено хотя бы два воздухозаборника в различных зонах. Однако при положении точки максимального давления между воздухозаборниками и за их пределами устойчивость оболочки все равно нарушается.
Раскрытие изобретения.
Целью изобретения является придание параплану повышенной устойчивости к сложениям за счет удержания давления в крыле максимально близким к давлению скоростного напора и не зависящим от угла атаки крыла и положения точки максимального давления, даже выходящей за пределы воздухозаборника, в широком диапазоне.
Краткое описание чертежей.
Это достигается двумя воздухозаборниками, создающими две местных зоны повышенного давления для местных потоков обтекания профиля противоположных направлений. Из каждой зоны воздух может поступать внутрь оболочки через клапана. На фиг.1 показан случай с очень большими углами атаки. При этом обе кромки 1, 2 воздухозаборника обтекаются местным потоком 3, направленным к передней кромке 1. Открывается клапан 4, расположенный ближе к передней кромке крыла 5. На фиг.2 показан случай со средними углами атаки. При этом местные потоки 6, 7 могут открыть оба клапана 4, 8 или один из них, к которому ближе находится точка максимального давления. На фиг.3 показан случай с отрицательным углом атаки. И в этом случае открывается клапан 8, расположенный навстречу основному потоку 9 и тоже создает давление в оболочке. При этом давление в оболочке меньше давления скоростного напора только на величину потерь давления в воздухозаборниках и не зависит от угла атаки крыла в широком диапазоне. Для того, чтобы оболочка могла противостоять этой небольшой разнице давлений, она подкрепляется упругими элементами в зоне возможных положений точки максимального давления на профиле крыла в диапазоне около нулевых и отрицательных углов атаки. При этом упругости этих элементов при приемлемом весе достаточно для сохранения профиля в рабочем диапазоне углов атак и скоростей.
Осуществление изобретения.
Предлагаемое техническое решение применено в экспериментальном параплане «Чегем» с проекционным удлинением крыла 6,13, более высоким, чем достигнутое для устойчивых гибких крыльев в настоящее время. Кромки воздухозаборников и клапана выполнены как элементы гибкой обшивки, заключенные между соседними нервюрами. Параплан «Чегем» при испытаниях показал хорошую устойчивость в турбулентном воздухе. При воздействии на отдельные участки крыла нисходящих потоков воздуха они опускаются вниз с сохранением давления в крыле, S-образного профиля и формы крыла в плане и после пролета турбулентности быстро восстанавливают исходное положение. При этом не происходит значительных отклонений от курса и не создается конфигураций оболочки, угрожающих необратимым запутыванием в стропах. В парапланах, являющимися аналогами этого изобретения, в таких случаях давление в крыле теряется, профиль теряет свою форму, что способствует продолжению снижения давления и гибкая оболочка бесформенным комком сдувается назад вместе со стропами, создавая угрозу необратимого запутывания в стропах.
Крыло из гибкого материала, содержащее оболочку с аэродинамическим профилем, поддерживаемую нервюрами и надуваемую встречным потоком воздуха через воздухозаборники с клапанами, и стропы, отличающееся тем, что воздухозаборники имеют как минимум две кромки, каждая их которых создает местную зону повышенного давления для местного потока обтекания своего направления и оснащена клапаном в зоне повышенного давления, пропускающим воздух внутрь оболочки.
