RU2548200C2 - Supersonic aircraft - Google Patents

Supersonic aircraft Download PDF

Info

Publication number
RU2548200C2
RU2548200C2 RU2013125557/11A RU2013125557A RU2548200C2 RU 2548200 C2 RU2548200 C2 RU 2548200C2 RU 2013125557/11 A RU2013125557/11 A RU 2013125557/11A RU 2013125557 A RU2013125557 A RU 2013125557A RU 2548200 C2 RU2548200 C2 RU 2548200C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuselage
cross
aircraft
section
air intakes
Prior art date
Application number
RU2013125557/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013125557A (en
Inventor
Виктор Владимирович Субботин
Владимир Николаевич Титов
Сергей Анатольевич Власов
Андрей Александрович Бабулин
Сергей Викторович Тюрин
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Новые гражданские технологии Сухого"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Новые гражданские технологии Сухого" filed Critical Закрытое акционерное общество "Новые гражданские технологии Сухого"
Priority to RU2013125557/11A priority Critical patent/RU2548200C2/en
Publication of RU2013125557A publication Critical patent/RU2013125557A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2548200C2 publication Critical patent/RU2548200C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: aircraft engineering.
SUBSTANCE: aircraft comprises fuselage with front LERX, power plant arranged above tail unit and equipped with nacelle with turbojets and two supersonic air intakes with rectangular cross-section. Pylon is arranged nearby aircraft mirror plate between said nacelle and tail unit skin. Wedges of air intakes compression are arranged vertically nearby aircraft mirror plane above said pylon. Fuselage features smooth decrease in vertical size and smooth increase in horizontal size in the area from fuselage cross-section at the joint of front LERX. Tail unit skin top and bottom surfaces are interconnected at fuselage tip in sharp edge.
EFFECT: decreased interferences of supersonic air intakes and fuel consumption.
6 cl, 16 dwg

Description

Заявляемое техническое решение относится к авиационной технике, преимущественно к административным сверхзвуковым самолетам гражданского назначения, предназначенным для совершения деловых поездок, а также для экстренной доставки небольших грузов с целью экономии времени по сравнению с использованием других транспортных средств. Одной из технических задач, решаемой при проектировании летательных аппаратов такого типа, является снижение расхода топлива, которое может быть достигнуто уменьшением аэродинамического сопротивления летательного аппарата и оптимизацией работы силовой установки путем уменьшения степени неравномерности сверхзвукового потока, подаваемого в воздухозаборники.The claimed technical solution relates to aircraft, mainly to administrative supersonic civilian aircraft designed for business trips, as well as for emergency delivery of small cargoes in order to save time compared to using other vehicles. One of the technical problems to be solved when designing aircraft of this type is to reduce fuel consumption, which can be achieved by reducing the aerodynamic drag of the aircraft and optimizing the operation of the power plant by reducing the degree of unevenness of the supersonic flow supplied to the air intakes.

Известен ряд технических решений сверхзвуковых самолетов (см., например, патенты РФ №2297371, 2100253, патент США 6857599) с подкрыльевым расположением силовой установки в целом или ее части. Решение сверхзвукового самолета по патенту РФ 2297371 (МПК B64D 33/02, заявл. 17.01.2002, опубл. 27.04.2007) содержит фюзеляж с округлой формой поперечного сечения, крыло с передним наплывом, силовую установку, снабженную двигателями и воздухозаборниками. Фюзеляж самолета выполнен с плавным изменением при переходе против направления полета вертикальных и горизонтальных размеров поперечного сечения. Прямоугольные воздухозаборники силовой установки размещены под крылом самолета. Это и другие решения с подкрыльевым расположением воздухозаборников силовой установки характеризуются повышенным уровнем шума на местности.A number of technical solutions are known for supersonic aircraft (see, for example, RF patents No. 2297371, 2100253, US patent 6857599) with underwing arrangement of the power plant in whole or in part. The solution of a supersonic aircraft according to RF patent 2297371 (IPC B64D 33/02, application form 17.01.2002, publ. 04.27.2007) contains a fuselage with a rounded cross-sectional shape, a wing with a front influx, a power plant equipped with engines and air intakes. The aircraft fuselage is made with a smooth change in the transition against the direction of flight of the vertical and horizontal dimensions of the cross section. Rectangular air intakes of the power plant are located under the wing of the aircraft. This and other solutions with the underwing arrangement of the air intakes of the power plant are characterized by an increased level of noise on the ground.

Снижение шума реактивных двигателей на местности может быть достигнуто при размещении силовой установки сверху крыла и/или фюзеляжа, при котором акустическое воздействие от вентилятора двигателя и реактивной струи частично экранируется элементами конструкции самолета в направлении к земле.The noise reduction of jet engines on the ground can be achieved by placing the power plant on top of the wing and / or fuselage, in which the acoustic impact from the engine fan and jet stream is partially shielded by the structural elements of the aircraft towards the ground.

Известен ряд решений сверхзвуковых самолетов (см, например, патенты США 8083171, 6921045, 6729577, 6698684) с расположением размещенных в двух цилиндрообразных мотогодолах двигателей и воздухозаборников над крылом сбоку от фюзеляжа. Воздухозаборники силовой установки выполнены осесимметричной формы с центральным телом. Мотогондолы в этих решениях размещены на пилонах, закрепленных на фюзеляже в хвостовой части самолета. Недостатком указанных решений сверхзвуковых самолетов является значительное аэродинамическое сопротивления самолета, обусловленное большими площадями поверхностей пилонов и мотогондол. Кроме того, осесимметричные воздухозаборники характеризуются значительной чувствительностью к направлению набегающего потока: в случае, если поток набегает в направлении, отличном от осевого направления воздухозаборника, характеристики воздухозаборника значительно ухудшаются и его эффективность падает.A number of solutions are known for supersonic aircraft (see, for example, US patents 8083171, 6921045, 6729577, 6698684) with the arrangement of engines and air intakes located in two cylindrical motor-driven aircraft above the wing on the side of the fuselage. The air intakes of the power plant are made axisymmetric in shape with a central body. The engine nacelles in these solutions are placed on pylons mounted on the fuselage in the rear of the aircraft. The disadvantage of these solutions of supersonic aircraft is the significant aerodynamic drag of the aircraft, due to the large surface areas of the pylons and nacelles. In addition, axisymmetric air intakes are characterized by significant sensitivity to the direction of the incoming flow: if the flow runs in a direction different from the axial direction of the air intake, the characteristics of the air intake are significantly impaired and its efficiency decreases.

Снижение аэродинамического сопротивления сверхзвуковых самолетов может быть достигнуто за счет использования в силовой установке плоских прямоугольных воздухозаборников и размещения воздухозаборников в зоне хвостовой части, частично экранированной носовой или центральной частью фюзеляжа.The aerodynamic drag reduction of supersonic aircraft can be achieved through the use of flat rectangular air intakes in a power plant and by placing air intakes in the area of the rear part, partially shielded by the bow or central part of the fuselage.

В соответствии с решением сверхзвукового самолета по патенту РФ 2212360 (МПК7 В64С 30/00, В64С 1/00, заявка 2002107134/28, дата подачи 21.03.2002, опубл. 20.09.2003) самолет содержит фюзеляж и расположенную в хвостовой части фюзеляжа силовую установку. Носовая и центральная части фюзеляжа выполнены в поперечном сечении округлой формы. Силовая установка снабжена двумя воздухозаборниками, входы которых выполнены с формой, близкой к форме прямоугольника, и снабжены клиньями сжатия с горизонтальным расположением в верхней части воздухозаборника. Хвостовая часть фюзеляжа, кроме того, снабжена двумя плоскими площадками, размещенными последовательно друг за другом перед воздухозаборником силовой установки. Плоские площадки развернуты относительно друг друга на тупой угол, образуя углубление в хвостовой части фюзеляжа. Два воздухозаборника объединены в пакет в общей мотогондоле, при этом клинья сжатия расположены горизонтально над второй плоской площадкой. Мотогондола размещена сверху хвостовой части фюзеляжа непосредственно после второй плоской площадки. Размещение силовой установки летательного аппарата в углублении хвостовой части, образованной плоскими площадками, обеспечивая частичное экранирование силовой установки носовой и центральной частями фюзеляжа, снижает аэродинамическое сопротивление летательного аппарата.In accordance with the decision of a supersonic aircraft according to the patent of the Russian Federation 2212360 (IPC 7 В64С 30/00, В64С 1/00, application 2002107134/28, filing date 03/21/2002, publ. 09/20/2003) the airplane contains a fuselage and a power located in the rear of the fuselage installation. The nasal and central parts of the fuselage are made in the cross section of a rounded shape. The power plant is equipped with two air intakes, the inputs of which are made with a shape close to the shape of a rectangle, and are equipped with compression wedges with a horizontal arrangement in the upper part of the air intake. The tail of the fuselage, in addition, is equipped with two flat platforms placed sequentially one after another in front of the air intake of the power plant. Flat platforms are turned relative to each other at an obtuse angle, forming a recess in the rear of the fuselage. Two air intakes are combined in a package in a common engine nacelle, while the compression wedges are located horizontally above the second flat platform. The nacelle is placed on top of the rear of the fuselage immediately after the second flat platform. Placing the power plant of the aircraft in the recess of the tail formed by flat platforms, providing partial shielding of the power plant with the nose and central parts of the fuselage, reduces the aerodynamic drag of the aircraft.

Однако недостатком этого технического решения является существенная неравномерность сверхзвукового потока на входе в воздухозаборник летательного аппарата, так как скачки уплотнения от клиньев сжатия воздухозаборников падают на поверхность фюзеляжа и приводят к возникновению отрыва пограничного слоя. Наличие отрыва пограничного слоя в воздухозаборниках отрицательно сказывается на его характеристиках и на устойчивости работы двигателя. К тому же в такой компоновке воздухозаборников не решается задача исключения взаимовлияния воздухозаборников при работе одного из них на нерасчетном режиме, например, при остановке двигателя или возникновении помпажа воздухозаборника.However, the disadvantage of this technical solution is the significant non-uniformity of the supersonic flow at the inlet to the air intake of the aircraft, since the shock waves from the compression wedges of the air inlets fall on the surface of the fuselage and lead to the separation of the boundary layer. The presence of separation of the boundary layer in the air intakes adversely affects its characteristics and the stability of the engine. In addition, in such an arrangement of the air intakes, the problem of eliminating the mutual influence of the air intakes when one of them is operating in an off-design mode, for example, when the engine is stopped or an air intake surge is encountered, is not solved.

Ближайшим аналогом заявляемого решения сверхзвукового самолета является решение сверхзвукового самолета, известное из заявки на изобретение США №2011/0133021 (МПК В62С 30/00, НКИ США 244/13, заявл. 29.09.2010, опубл. 9.06.2011). Это решение сверхзвукового самолета содержит фюзеляж округлого поперечного сечения, крыло, снабженное передним наплывом и соединенное с хвостовой частью фюзеляжа, и силовую установку, снабженную мотогондолами с размещенными в них турбореактивными двигателями и сверхзвуковыми воздухозаборниками.The closest analogue of the proposed solution to a supersonic aircraft is the solution of a supersonic aircraft, known from application for US invention No. 2011/0133021 (IPC B62C 30/00, US NCI 244/13, declared. 09/29/2010, publ. 9.06.2011). This solution of a supersonic aircraft contains a fuselage with a round cross-section, a wing equipped with a front influx and connected to the rear of the fuselage, and a power plant equipped with engine nacelles with turbojet engines and supersonic air intakes placed in them.

При переходе против направления полета фюзеляж самолета в этом решении, по крайней мере, в носовой и хвостовой частях выполнен с плавным изменением вертикального и горизонтального габаритных размеров поперечного сечения: с увеличением горизонтального и вертикального габаритных размеров поперечного сечения фюзеляжа в носовой части самолета и последующим их уменьшением в срединной и хвостовых частях фюзеляжа. Законцовка фюзеляжа в этом решении выполнена в виде заостренного конуса. Поперечное сечение фюзеляжа, размещенное на стыке носовой и срединной частей фюзеляжа, характеризуется наибольшими габаритными размерами поперечного сечения.When moving against the direction of flight, the aircraft fuselage in this solution, at least in the bow and tail, is made with a smooth change in the vertical and horizontal overall dimensions of the cross section: with an increase in the horizontal and vertical overall dimensions of the cross section of the fuselage in the nose of the aircraft and their subsequent reduction in the middle and rear parts of the fuselage. The fuselage tip in this solution is made in the form of a pointed cone. The cross section of the fuselage, located at the junction of the nose and middle parts of the fuselage, is characterized by the largest overall dimensions of the cross section.

Крыло в этом решении размещено практически над фюзеляжем, а часть крыла, расположенная перед входами воздухозаборников самолета, образует плоскую площадку. Сверхзвуковые воздухозаборники силовой установки выполнены в форме, близкой к форме прямоугольника, и размещены в зоне размещения переднего наплыва крыла. Клинья сжатия расположены горизонтально в нижней части воздухозаборников. В рассматриваемом решении между частями нижней обшивки мотогондолы, прилегающими к ее боковым стенкам, и поверхностью крыла размещены щели слива пограничного слоя небольшой высоты. В рассматриваемом решении входы воздухозаборников размещены достаточно близко к переднему наплыву крыла, так расстояние от стыка передней кромки наплыва с фюзеляжем до торцов клиньев сжатия составляет величину от 5 до 12 процентов от общей длины фюзеляжа.The wing in this solution is placed almost above the fuselage, and the part of the wing located in front of the air intake of the aircraft forms a flat platform. The supersonic air intakes of the power plant are made in a shape close to the shape of a rectangle and are located in the area of the front influx of the wing. The compression wedges are located horizontally at the bottom of the air intakes. In the solution under consideration, between the parts of the lower skin of the nacelle adjacent to its side walls and the wing surface, drain slots of the boundary layer of small height are placed. In the solution under consideration, the air intake entrances are located quite close to the front wing influx, so the distance from the junction of the leading edge of the influx with the fuselage to the ends of the compression wedges is from 5 to 12 percent of the total length of the fuselage.

Как и в рассмотренном выше аналоге, фюзеляж в средней и хвостовой частях частично экранирует силовую установку. Горизонтальное размещение клиньев сжатия сверхзвукового воздухозаборника в нижней его части исключает попадание скачков уплотнения от клиньев сжатия в воздухозаборник, уменьшая тем самым степень неравномерности сверхзвукового потока на входе в воздухозаборник летательного аппарата. Однако расположение сверхзвуковых воздухозаборников достаточно близко к наплыву крыла ведет к возможности попадания вихрей от наплыва в воздухозаборники на взлетно-посадочных режимах. Наличие протяженных поверхностей крыла и обшивки фюзеляжа перед воздухозаборниками ведет к накоплению значительного по толщине пограничного слоя перед входом в воздухозаборники, что в сочетании с недостаточной высотой щелей слива пограничного слоя ведет к попаданию заторможенного потока на клинья сжатия, что приводит к нарушению их работы на расчетном режиме. Эти факторы приводят к существенной неравномерности течения в воздухозаборниках. Кроме того, эта схема сверхзвукового самолета не решает и задачу исключения взаимовлияния воздухозаборников при работе одного из них на нерасчетном режиме, например, при остановке двигателя или при возникновении помпажа сверхзвукового воздухозаборника.As in the analogue discussed above, the fuselage in the middle and rear parts partially screens the power plant. The horizontal placement of the compression wedges of the supersonic air intake in its lower part prevents the shock waves from the compression wedges from entering the air intake, thereby reducing the degree of supersonic flow unevenness at the inlet of the aircraft’s air intake. However, the location of supersonic air intakes close enough to the influx of the wing leads to the possibility of vortices falling from the influx into the air intakes during takeoff and landing modes. The presence of extended wing surfaces and fuselage skin in front of the air intakes leads to the accumulation of a significant thickness of the boundary layer before entering the air intakes, which, combined with the insufficient height of the slots, drains the boundary layer to prevent the flow from flowing onto the compression wedges, which leads to disruption of their operation in the design mode . These factors lead to a significant uneven flow in the air intakes. In addition, this scheme of a supersonic aircraft does not solve the problem of eliminating the mutual influence of the air intakes when one of them operates in off-design mode, for example, when the engine is stopped or when a supersonic air intake surges.

Технической задачей, решаемой предложенным техническим решением, является устранение взаимовлияния сверхзвуковых воздухозаборников друг на друга на нерасчетных режимах полета в сочетании с уменьшением расхода топлива.The technical problem solved by the proposed technical solution is to eliminate the interference of supersonic air intakes on each other in off-design flight modes in combination with reduced fuel consumption.

Техническая задача решается следующим образом.The technical problem is solved as follows.

Известный сверхзвуковой самолет содержит фюзеляж, выполненный, по крайней мере, на большей части его длины с округлой формой поперечного сечения, крыло с передним наплывом и расположенную над хвостовой частью фюзеляжа силовую установку, снабженную мотогондолой с размещенными в ней турбореактивными двигателями и сверхзвуковыми воздухозаборниками. В известном решении сверхзвукового самолета при переходе против направления полета фюзеляж самолета, по крайней мере, в носовой и хвостовой частях выполнен с плавным изменением вертикального и горизонтального габаритных размеров поперечного сечения. Воздухозаборники силовой установки выполнены с прямоугольной формой поперечного сечения. В известном решении новым является то, что самолет снабжен пилоном, размещенным вблизи плоскости симметрии самолета между мотогондолой и обшивкой хвостовой части фюзеляжа. Клинья сжатия воздухозаборников размещены вертикально вблизи плоскости симметрии самолета над пилоном без зазора друг относительно друга.A well-known supersonic aircraft contains a fuselage made at least over most of its length with a rounded cross-sectional shape, a wing with a front influx and a power plant located above the tail of the fuselage, equipped with a nacelle with turbojet engines and supersonic air intakes placed in it. In the known solution of a supersonic aircraft, when moving against the direction of flight, the aircraft fuselage, at least in the bow and tail, is made with a smooth change in the vertical and horizontal overall dimensions of the cross section. The air intakes of the power plant are made with a rectangular cross-sectional shape. In the known solution, the new one is that the aircraft is equipped with a pylon located near the plane of symmetry of the aircraft between the nacelle and the skin of the rear fuselage. Wedges of compression of the air intakes are placed vertically near the plane of symmetry of the aircraft above the pylon without a gap relative to each other.

Вертикальное размещение клиньев сжатия воздухозаборников вблизи плоскости симметрии самолета без зазора друг относительно друга над пилоном обеспечивает практически полное устранение взаимовлияния воздухозаборников друг на друга, так как скачки уплотнения от клиньев сжатия распространяются вдоль верхней поверхности крыла наружу от мотогондолы, что не только устраняет их влияние друг на друга на нерасчетных режимах полета, но дополнительно уменьшает и аэродинамическое сопротивление. Пилонное размещение силовой установки исключает попадание накопленного пограничного слоя в сверхзвуковые воздухозаборники, что наряду с уменьшением неравномерности сверхзвукового потока на входе в воздухозаборники уменьшает и требуемый расход воздуха через систему отсоса пограничного слоя с клиньев сжатия по сравнению с нижним расположением клиньев сжатия, что также уменьшает аэродинамическое сопротивление.The vertical placement of the compression inlets of the air intakes near the plane of symmetry of the aircraft without a gap relative to each other above the pylon provides almost complete elimination of the mutual influence of the air intakes on each other, since the shock waves from the compression wedges extend along the upper surface of the wing outward from the nacelle, which not only eliminates their influence on other on off-design flight modes, but also reduces aerodynamic drag. The pylon placement of the power plant eliminates the accumulation of the boundary layer in supersonic air intakes, which, along with a decrease in the supersonic flow unevenness at the inlet of the air intakes, reduces the required air flow through the boundary layer suction system from the compression wedges as compared to the lower location of the compression wedges, which also reduces aerodynamic drag .

Техническим результатом от использования предложенных приемов является устранение взаимовлияния сверхзвуковых воздухозаборников друг на друга на нерасчетных режимах полета в сочетании с уменьшением расхода топлива за счет уменьшения аэродинамического сопротивления и степени неравномерности воздушного потока на входе в сверхзвуковые воздухозаборники.The technical result from the use of the proposed methods is the elimination of the mutual influence of supersonic air intakes on each other in off-design flight modes in combination with a decrease in fuel consumption due to a decrease in aerodynamic drag and the degree of unevenness of the air flow at the entrance to supersonic air intakes.

Кроме того, в заявляемом решении величина расстояния от стыка передней кромки наплыва крыла с фюзеляжем до торца клиньев сжатия воздухозаборников может быть выбрана из диапазона от 25 до 40 процентов от общей длины фюзеляжа. Такое взаимное размещение наплыва крыла и входа в воздухозаборник силовой установки значительно снижает влияние вихрей от наплыва на воздушный поток, подаваемый в воздухозаборники на взлетно-посадочных режимах, что дополнительно уменьшает неравномерности потока на входе в двигатель.In addition, in the claimed solution, the distance from the junction of the leading edge of the influx of the wing with the fuselage to the end of the compression wedges of the air intakes can be selected from a range of 25 to 40 percent of the total length of the fuselage. Such a mutual arrangement of the influx of the wing and the entrance to the air intake of the power plant significantly reduces the effect of vortices from the influx on the air flow supplied to the air intakes during takeoff and landing modes, which further reduces the uneven flow at the engine inlet.

Кроме того, при переходе против направления полета от сечения фюзеляжа, расположенного в месте стыка передней кромки наплыва крыла с фюзеляжем, фюзеляж самолета может быть выполнен с плавным уменьшением вертикального габаритного размера поперечного сечения и плавным увеличением горизонтального габаритного размера поперечного сечения, что обеспечивает уменьшение шума на местности за счет экранирования силовой установки фюзеляжем.In addition, when moving against the direction of flight from the fuselage section located at the junction of the leading edge of the influx of the wing with the fuselage, the aircraft fuselage can be made with a smooth decrease in the vertical overall dimension of the cross section and a smooth increase in the horizontal overall dimension of the cross section, which reduces noise by terrain due to the shielding of the power plant fuselage.

Наиболее предпочтительно величину уменьшения вертикального габаритного размера сечений фюзеляжа при переходе против направления полета, начиная от поперечного сечения, совпадающего с местом стыка передней кромки наплыва крыла с фюзеляжем, до поперечного сечения, совпадающего с торцами клиньев торможения, выбирать из диапазона, заключенного в пределах от 25 до 35 процентов, а до поперечного сечения, совпадающего с торцами боковых обечаек воздухозаборников, - на величину, заключенную в диапазоне от 40 до 50 процентов.Most preferably, the reduction in the vertical overall dimension of the fuselage cross sections when moving against the direction of flight, starting from the cross section coinciding with the junction of the leading edge of the wing influx with the fuselage, to the cross section coinciding with the ends of the braking wedges, is selected from a range of 25 up to 35 percent, and up to a cross section that coincides with the ends of the side shells of the air intakes, by a value comprised in the range from 40 to 50 percent.

Наиболее предпочтительно величину увеличения горизонтального габаритного размера фюзеляжа при переходе против направления полета, начиная от поперечного сечения, совпадающего с местом стыка передней кромки наплыва крыла с фюзеляжем, до поперечного сечения, совпадающего с торцами клиньев торможения, выбрать из диапазона, заключенного в пределах от 15 до 25 процентов, а до поперечного сечения, совпадающего с торцами боковых обечаек воздухозаборников, - из диапазона, заключенного в пределах от 20 до 30 процентов.Most preferably, the magnitude of the increase in the horizontal overall size of the fuselage when moving against the direction of flight, starting from the cross section coinciding with the junction of the leading edge of the wing influx with the fuselage, to the cross section coinciding with the ends of the braking wedges, is selected from a range of 15 to 25 percent, and to a cross section that coincides with the ends of the side shells of the air intakes, from the range enclosed in the range from 20 to 30 percent.

В частности, верхняя и нижняя поверхности обшивки хвостовой части фюзеляжа в соответствии с заявляемым решением могут быть соединены друг с другом в законцовке фюзеляжа по острой кромке. Такое решение обеспечивает отсутствие донного аэродинамического сопротивления. Минимум же волнового сопротивления хвостовой части фюзеляжа при сверхзвуковых скоростях полета обеспечивается уменьшением интенсивности разгона потока над верхней поверхностью за счет торможения потока, вызываемого влиянием нижней поверхности мотогондолы в этой же области. Сопряжение верхней и нижней поверхностей фюзеляжа не по острой кромке, а с образованием торца, приводит к появлению донного сопротивления.In particular, the upper and lower surfaces of the casing of the rear of the fuselage in accordance with the claimed solution can be connected to each other in the tip of the fuselage along a sharp edge. This solution ensures the absence of bottom aerodynamic drag. The minimum wave resistance of the fuselage tail at supersonic flight speeds is provided by a decrease in the intensity of acceleration of the flow above the upper surface due to the inhibition of the flow caused by the influence of the lower surface of the engine nacelle in the same region. The pairing of the upper and lower surfaces of the fuselage not along a sharp edge, but with the formation of an end, leads to the appearance of bottom resistance.

Заявленное техническое решение иллюстрируется следующими материалами:The claimed technical solution is illustrated by the following materials:

фиг.1 - общий вид самолета с Т-образным выполнением хвостового оперения в изометрии;figure 1 is a General view of the aircraft with a T-shaped tail design in isometry;

фиг.2 - общий вид самолета с Т-образным выполнением хвостового оперения сбоку,figure 2 is a General view of the aircraft with a T-shaped tail design from the side,

фиг.3 - общий вид самолета с Т-образным выполнением хвостового оперения в плане,figure 3 - General view of the aircraft with a T-shaped tail design in plan,

фиг.4 - общий вид самолета с Т-образным выполнением хвостового оперения против направления полета,figure 4 - General view of the aircraft with a T-shaped tail assembly against the direction of flight,

фиг.5 - фиг.9 - поперечные сечения и разрезы фюзеляжа с фиг.2,figure 5 - figure 9 - cross sections and sections of the fuselage of figure 2,

фиг.10 - общий вид хвостовой части фюзеляжа самолета с Т-образным выполнением хвостового оперения в изометрии,figure 10 is a General view of the tail of the fuselage of the aircraft with a T-shaped tail design in isometry,

фиг.11 - общий вид самолета с V-образным выполнением хвостового оперения сбоку,11 is a General view of the aircraft with a V-shaped tail design from the side,

фиг.12 - общий вид самолета с V-образным выполнением хвостового оперения в плане (вид сверху),Fig - General view of the aircraft with a V-shaped tail design in plan (top view),

фиг.13 - общий вид снизу самолета с V-образным выполнением хвостового оперения,Fig is a General view from below of an aircraft with a V-shaped tail assembly,

фиг.14 - общий вид самолета с V-образным выполнением хвостового оперения против направления полета (вид М с фиг.11),Fig.14 is a General view of an aircraft with a V-shaped tail assembly against the direction of flight (view M from Fig.11),

фиг.15 - общий вид самолета с V-образным выполнением хвостового оперения по направлению полета (вид Ж с фиг.11),Fig - General view of an aircraft with a V-shaped tail assembly in the direction of flight (view W from Fig.11),

фиг.16 - продольный разрез хвостовой части фюзеляжа (вид Е-Е с фиг.12).Fig.16 is a longitudinal section of the rear of the fuselage (view EE from Fig.12).

В соответствии с заявляемым решением самолет содержит фюзеляж 1, сопряженный с крылом 2 с передним наплывом 3, аэродинамические органы управления 4, силовую установку и пилон 8.In accordance with the claimed decision, the aircraft contains a fuselage 1, paired with a wing 2 with a front influx 3, aerodynamic controls 4, a power plant and a pylon 8.

Герметичные отсеки фюзеляжа с кабиной пилотов и пассажирским салоном целесообразно разместить в носовой и центральной частях фюзеляжа, а для удовлетворения требований по звуковому удару крыло 2 целесообразно соединить с хвостовой частью фюзеляжа.The sealed fuselage compartments with the cockpit and the passenger cabin are expediently located in the bow and central parts of the fuselage, and to satisfy the requirements for sound impact, wing 2 is expediently connected to the rear of the fuselage.

Аэродинамические органы управления 4 самолета могут быть выполнены по Т-образной схеме, как показано на фиг.1 и 10, или по V-образной схеме, как показано на фиг.11-15. В рассматриваемом решении могут быть использованы и другие схемы расположения аэродинамических органов управления.The aerodynamic controls 4 of the aircraft can be made in a T-shape, as shown in figures 1 and 10, or in a V-shape, as shown in figures 11-15. In this solution, other layouts of aerodynamic controls can also be used.

Пилон 8 (см. фиг.10, 15, 16) размещен вблизи плоскости симметрии 7 самолета между мотогондолой 5 и верхней поверхностью 12 обшивки хвостовой части фюзеляжа.Pylon 8 (see Fig. 10, 15, 16) is placed near the plane of symmetry 7 of the aircraft between the nacelle 5 and the upper surface 12 of the skin of the rear fuselage.

Силовая установка самолета размещена над хвостовой частью фюзеляжа. Силовая установка содержит мотогондолу 5 с размещенными в ней турбореактивными двигателями и двумя сверхзвуковыми воздухозаборниками с прямоугольной формой поперечного сечения. Клинья сжатия 6 воздухозаборников размещены вертикально вблизи плоскости симметрии самолета 7 без зазора друг относительно друга над пилоном 8 (см. фиг.8-10, 14, 16).The power plant of the aircraft is located above the rear of the fuselage. The power plant contains a nacelle 5 with turbojet engines located in it and two supersonic air intakes with a rectangular cross-sectional shape. The compression wedges 6 of the air intakes are placed vertically near the plane of symmetry of the aircraft 7 without a gap relative to each other above the pylon 8 (see Figs. 8-10, 14, 16).

Наиболее предпочтительно стык 9 передней кромки наплыва 3 крыла с фюзеляжем разметить в поперечном сечении фюзеляжа с относительной координатой:Most preferably, the joint 9 of the leading edge of the influx 3 of the wing with the fuselage is marked in the cross section of the fuselage with a relative coordinate:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где Lx - координата, отсчитываемая от носа фюзеляжа, Lф - общая длина фюзеляжа, значение которой заключено в диапазоне от 50 до 60 процентов. При этом мотогондолу 5 наиболее предпочтительно сместить в направлении против полета относительно места стыка 9 передней кромки наплыва крыла с фюзеляжем, выбрав величину расстояния от стыка 9 передней кромки наплыва крыла с фюзеляжем до торца 10 клиньев сжатия воздухозаборников из диапазона, заключенного в пределах от 25 до 40 процентов от общей длины фюзеляжа.where Lx is the coordinate counted from the nose of the fuselage, Lf is the total length of the fuselage, the value of which is in the range from 50 to 60 percent. In this case, the nacelle 5 is most preferably displaced in the direction opposite to the flight relative to the junction 9 of the leading edge of the influx of the wing with the fuselage, choosing the distance from the joint 9 of the leading edge of the influx of the wing with the fuselage to the end 10 of the compression wedges of the air intakes from a range of 25 to 40 percent of the total length of the fuselage.

Фюзеляж 1 самолета выполнен с округлой формой поперечного сечения, по крайней мере, на большей части его длины. Как показано на фиг.1, 4-9, фюзеляж самолета в носовой, срединной и частично в хвостовой частях выполнен с округлой формой поперечного сечения. Верхнюю 12 и нижнюю 13 поверхности обшивки фюзеляжа наиболее целесообразно соединить друг с другом в законцовке фюзеляжа по острой кромке 14, как показано на фиг.11, 13, 15, 16, ориентировав ее перпендикулярно плоскости симметрии 7 самолета.The fuselage 1 of the aircraft is made with a rounded cross-sectional shape, at least over most of its length. As shown in figures 1, 4-9, the fuselage of the aircraft in the nose, middle and partially in the rear parts is made with a rounded cross-sectional shape. The upper 12 and lower 13 of the surface of the fuselage skin is most appropriate to connect with each other in the fuselage tip along the sharp edge 14, as shown in Figs. 11, 13, 15, 16, orienting it perpendicular to the plane of symmetry 7 of the aircraft.

При переходе против направления полета фюзеляж самолета выполнен с плавным изменением вертикального и горизонтального габаритных размеров поперечного сечения, как показано на фиг.1, 2, 11-13. При этом при переходе против направления полета от сечения фюзеляжа, расположенного в месте стыка 9 передней кромки наплыва крыла с фюзеляжем, фюзеляж самолета выполнен с плавным уменьшением вертикального габаритного размера поперечного сечения и плавным увеличением горизонтального габаритного размера поперечного сечения.When moving against the direction of flight, the fuselage of the aircraft is made with a smooth change in the vertical and horizontal overall dimensions of the cross section, as shown in figures 1, 2, 11-13. In this case, when moving against the direction of flight from the fuselage section located at the junction 9 of the leading edge of the wing influx with the fuselage, the aircraft fuselage is made with a gradual decrease in the vertical overall dimension of the cross section and a smooth increase in the horizontal overall dimension of the cross section.

Наиболее предпочтительно вертикальный габаритный размер поперечного сечения фюзеляжа при переходе против направления полета фюзеляж самолета, начиная от поперечного сечения, совпадающего с местом стыка 9 передней кромки наплыва крыла с фюзеляжем, до поперечного сечения, совпадающего с торцами 10 клиньев торможения, уменьшить на величину от 25 до 35 процентов, а до поперечного сечения, совпадающего с торцами 11 боковых обечаек воздухозаборников, - на величину от 40 до 50 процентов. Горизонтальный габаритный размер поперечного сечения фюзеляжа при этом наиболее предпочтительно увеличить на величину от 15 до 25 процентов и на величину от 20 до 30 процентов соответственно.Most preferably, the vertical overall dimension of the cross section of the fuselage when moving against the direction of flight of the fuselage of the aircraft, starting from the cross section coinciding with the junction 9 of the leading edge of the influx of the wing with the fuselage, to the cross section coinciding with the ends 10 of the braking wedges, is reduced by 25 to 35 percent, and up to a cross section that coincides with the ends of the 11 side shells of the air intakes, by 40 to 50 percent. The horizontal overall cross-sectional dimension of the fuselage is most preferably increased by 15 to 25 percent and by 20 to 30 percent, respectively.

В полете при обтекании самолета набегающим сверхзвуковым потоком на элементах конструкции самолета возникают скачки уплотнения, веера волн разрежения, вихревые течения и прочие особенности потока.In flight, when a supersonic flow flows around an airplane on the aircraft structural elements, shock waves, fans of rarefaction waves, vortex flows, and other flow features occur.

На взлетно-посадочных режимах и некоторых других режимах полета на передней кромке наплыва крыла возникает вихревое течение, которое за счет удаленного размещения воздухозаборников от наплыва крыла отводится от воздухозаборников.In take-off and landing modes and some other flight modes, a vortex flow occurs at the leading edge of the wing influx, which, due to the remote placement of air intakes from the wing influx, is diverted from the air intakes.

При обтекании верхней поверхности фюзеляжа накопленный пограничный слой отводится от воздухозаборников в пространство между мотогондолой и фюзеляжем.When flowing around the upper surface of the fuselage, the accumulated boundary layer is discharged from the air intakes into the space between the nacelle and the fuselage.

При полете самолета на крейсерском режиме со сверхзвуковой скоростью вокруг хвостовой части самолета у него формируется структура сверхзвукового течения.When a plane is flying at cruising mode with supersonic speed around the tail of the aircraft, a supersonic flow structure is formed.

Во-первых, при обтекании сверхзвуковым потоком клиньев торможения на них образуются скачки уплотнения. Эти скачки распространяются под относительно небольшим углом к плоскости симметрии самолета в направлении против полета от передней кромки вертикальных клиньев воздухозаборников. Указанные скачки уплотнения смыкаются в один скачок в районе внешней обечайки воздухозаборников. Эти объединенные скачки распространяются далее над верхней поверхностью крыла.Firstly, during supersonic flow around braking wedges, shock waves form on them. These jumps propagate at a relatively small angle to the plane of symmetry of the aircraft in the opposite direction from the front edge of the vertical wedges of the air intakes. The indicated shock waves close in one jump in the region of the outer shell of the air intakes. These combined jumps extend further above the upper surface of the wing.

Во-вторых, скачки уплотнения возникают при обтекании набегающим потоком пилона. Этот скачок уплотнения располагается в области между фюзеляжем и мотогондолой и распространяется под относительно небольшим углом к плоскости симметрии самолета в направлении против полета. Наличие этого скачка уплотнения приводит к некоторому увеличению толщины пограничного слоя в области его влияния.Secondly, shock waves occur when a pylon flows around a free stream. This shock wave is located in the area between the fuselage and the engine nacelle and extends at a relatively small angle to the plane of symmetry of the aircraft in the opposite direction to the flight. The presence of this shock wave leads to a slight increase in the thickness of the boundary layer in the region of its influence.

В-третьих, в области задних кромок крыла и фюзеляжа находятся замыкающие скачки уплотнения. Замыкающий скачок уплотнения фюзеляжа взаимодействует с областью разрежения потока, которая располагается на нижней поверхности мотогондолы за хвостовой частью фюзеляжа. В результате несколько растет давление в этой области.Thirdly, in the region of the trailing edges of the wing and the fuselage there are closing shock waves of the seal. The closing shock of the fuselage seal interacts with the rarefaction region of the flow, which is located on the lower surface of the engine nacelle behind the tail of the fuselage. As a result, pressure in this area is growing somewhat.

Claims (6)

1. Сверхзвуковой самолет, содержащий фюзеляж, выполненный с округлой формой поперечного сечения, по крайней мере, на большей части его длины, при этом при переходе против направления полета фюзеляж самолета, по крайней мере, в носовой и хвостовой частях выполнен с плавным изменением вертикального и горизонтального габаритных размеров поперечного сечения, крыло с передним наплывом, расположенную над хвостовой частью фюзеляжа силовую установку, снабженную мотогондолой с размещенными в ней турбореактивными двигателями и двумя сверхзвуковыми воздухозаборниками с прямоугольной формой поперечного сечения, отличающийся тем, самолет снабжен пилоном, размещенным вблизи плоскости симметрии самолета между мотогондолой и обшивкой хвостовой части фюзеляжа, при этом клинья сжатия воздухозаборников размещены вертикально вблизи плоскости симметрии самолета над пилоном без зазора друг относительно друга.1. A supersonic aircraft containing a fuselage made with a rounded cross-sectional shape, at least over most of its length, while when moving against the direction of flight, the fuselage of the aircraft, at least in the bow and tail, is made with a smooth change in vertical and horizontal overall dimensions of the cross section, a wing with a front influx, a power plant located above the fuselage tail section, equipped with a nacelle with turbojet engines and two supersonic sounds placed in it different air intakes with a rectangular cross-sectional shape, characterized in that the aircraft is equipped with a pylon located near the plane of symmetry of the aircraft between the nacelle and the skin of the rear fuselage, while the compression wedges of the air intakes are placed vertically near the plane of symmetry of the aircraft above the pylon without a gap relative to each other. 2. Сверхзвуковой самолет по п.1, отличающийся тем, что величина расстояния от стыка передней кромки наплыва крыла с фюзеляжем, до торца клиньев сжатия воздухозаборников заключена в диапазоне от 25 до 40 процентов от общей длины фюзеляжа.2. The supersonic aircraft according to claim 1, characterized in that the distance from the junction of the leading edge of the influx of the wing with the fuselage to the end of the compression wedges of the air intakes is in the range from 25 to 40 percent of the total length of the fuselage. 3. Сверхзвуковой самолет по п.2, отличающийся тем, что при переходе против направления полета от сечения фюзеляжа, расположенного в месте стыка передней кромки наплыва крыла с фюзеляжем, фюзеляж самолета выполнен с плавным уменьшением вертикального габаритного размера поперечного сечения и плавным увеличением горизонтального габаритного размера поперечного сечения.3. The supersonic aircraft according to claim 2, characterized in that when moving against the direction of flight from the fuselage section located at the junction of the leading edge of the influx of the wing with the fuselage, the aircraft fuselage is made with a gradual decrease in the vertical overall dimension of the cross section and a smooth increase in the horizontal overall dimension cross section. 4. Сверхзвуковой самолет по п.3, отличающийся тем, что при переходе против направления полета, начиная от поперечного сечения, совпадающего с местом стыка передней кромки наплыва крыла с фюзеляжем, до поперечного сечения, совпадающего с торцами клиньев торможения, вертикальный габаритный размер поперечного сечения фюзеляжа уменьшается на величину, заключенную в диапазоне от 25 до 35 процентов, а до поперечного сечения, совпадающего с торцами боковых обечаек воздухозаборников, - на величину, заключенную в диапазоне от 40 до 50 процентов.4. The supersonic aircraft according to claim 3, characterized in that when moving against the direction of flight, starting from a cross section coinciding with the junction of the leading edge of the wing influx with the fuselage, to a cross section coinciding with the ends of the braking wedges, the vertical overall dimension of the cross section the fuselage is reduced by an amount enclosed in the range from 25 to 35 percent, and to a cross section coinciding with the ends of the side shells of the air intakes, by an amount enclosed in the range from 40 to 50 percent. 5. Сверхзвуковой самолет по п.3, отличающийся тем, что при переходе против направления полета, начиная от поперечного сечения, совпадающего с местом стыка передней кромки наплыва крыла с фюзеляжем, до поперечного сечения, совпадающего с торцами клиньев торможения, горизонтальный габаритный размер поперечного сечения фюзеляжа увеличивается на величину, заключенную в диапазоне от 15 до 25 процентов, а до поперечного сечения, совпадающего с торцами боковых обечаек воздухозаборников, - на величину, заключенную в диапазоне от 20 до 30 процентов.5. The supersonic aircraft according to claim 3, characterized in that, when moving against the direction of flight, starting from the cross section coinciding with the junction of the leading edge of the wing influx with the fuselage, to the cross section coinciding with the ends of the braking wedges, the horizontal overall dimension of the cross section the fuselage is increased by a value comprised in the range of 15 to 25 percent, and to a cross section coinciding with the ends of the side shells of the air intakes, by a value comprised in the range of 20 to 30 percent. 6. Сверхзвуковой самолет по п.3, отличающийся тем, что верхняя и нижняя поверхности обшивки хвостовой части фюзеляжа соединены друг с другом в законцовке фюзеляжа по острой кромке. 6. The supersonic aircraft according to claim 3, characterized in that the upper and lower surfaces of the skin of the rear fuselage are connected to each other in the tip of the fuselage along a sharp edge.
RU2013125557/11A 2013-06-04 2013-06-04 Supersonic aircraft RU2548200C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013125557/11A RU2548200C2 (en) 2013-06-04 2013-06-04 Supersonic aircraft

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013125557/11A RU2548200C2 (en) 2013-06-04 2013-06-04 Supersonic aircraft

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013125557A RU2013125557A (en) 2014-12-10
RU2548200C2 true RU2548200C2 (en) 2015-04-20

Family

ID=53289648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013125557/11A RU2548200C2 (en) 2013-06-04 2013-06-04 Supersonic aircraft

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2548200C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU196778U1 (en) * 2019-12-03 2020-03-16 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Air intake supersonic passenger aircraft
RU196781U1 (en) * 2019-12-03 2020-03-16 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Air intake supersonic passenger aircraft

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220274697A1 (en) * 2019-07-01 2022-09-01 chuanrui zhang Aerodynamic techniques and methods for quieter supersonic flight

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2388658C2 (en) * 2005-04-13 2010-05-10 Эрбюс Франс Aircraft with low noise at take-off and landing

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2388658C2 (en) * 2005-04-13 2010-05-10 Эрбюс Франс Aircraft with low noise at take-off and landing

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU196778U1 (en) * 2019-12-03 2020-03-16 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Air intake supersonic passenger aircraft
RU196781U1 (en) * 2019-12-03 2020-03-16 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Air intake supersonic passenger aircraft

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013125557A (en) 2014-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6938854B2 (en) Integrated and/or modular high-speed aircraft
US7878458B2 (en) Method and apparatus for enhancing engine-powered lift in an aircraft
US8393567B2 (en) Method and apparatus for reducing aircraft noise
US8087607B2 (en) Airplane configuration
RU2522539C2 (en) Aircraft with fin assembly of "codfish tail" type and with rear-mounted engine
US10967980B2 (en) Turbine engine propelled airplane having an acoustic baffle
RU188859U1 (en) Supersonic aircraft
CA2647762C (en) Aircraft wing arrangement comprising an engine attachment strut defining in the front zone a lateral air flow channel
US8672259B2 (en) Compression-lift aircraft
US20080149760A1 (en) Flight dynamics for an aircraft
RU2548200C2 (en) Supersonic aircraft
RU2430256C2 (en) Two-stage turbojet engine jet system
US7735776B2 (en) Air inlet for a turbofan engine
RU2670664C9 (en) Asymmetrical air-scoop for three flow engine of faster-than-sound aircraft
RU2517629C1 (en) Aircraft
RU2388651C2 (en) Aircraft with low noise at take-off and landing
RU136012U1 (en) SUPERSONIC PLANE
GB2550669A (en) An aircraft including a wing with improved acoustic treatment
US11772779B2 (en) Propulsion unit with improved boundary layer ingestion
RU196781U1 (en) Air intake supersonic passenger aircraft
RU2517627C1 (en) Aircraft
RU2274584C2 (en) Tail section of aeroplane and method for reducing the air flow swirlings
RU2604951C1 (en) Short takeoff and landing aircraft
RU196778U1 (en) Air intake supersonic passenger aircraft
RU2521164C1 (en) Aircraft

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170605

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20190507

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200605

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20211124

PD4A Correction of name of patent owner
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20220112