Автор:Сидоров Илья Алексеевич
Возраст: 16 лет
Место учебы: Станция Юных Техников имени П.В.Лосоногова (г. Осинники)
Город, регион: г.Осинники, Кемеровская область
Руководитель: Фёдоров Сергей Владимирович, педагог дополнительного образования

Активный передний предкрылок

План:

1. Введение
2 .Цель
3. Задачи
4. Основная часть
5. Заключение
6. Источники информации

Введение

На протяжении многих лет человек стремился научиться летать. Но научившись бороздить просторы воздушного океана при помощи самолетов, вертолетов и других воздушных судов, он стал преследовать более коммерческие цели. А именно - как это делать с меньшими технико-экономическими затратами? В данной работе мы и займемся практической стороной данного вопроса.

Цель

Спроектировать простую и практичную схему летательного аппарата с меньшими габаритами, но с большей полезной нагрузкой, а впоследствии и с меньшими энергозатратами.

Задачи:

• проанализировать более ранние схемы и возможные пути их усовершенствования
• спроектировать и проанализировать свою схему Л.А.
• проверить экспериментально смоделированную схему аппарата на практике

Основная часть

Предкрылок - давно известный элемент конструкции крыла, но я предлагаю использовать его в новом варианте. Исследования в данной области велись еще в семидесятых годах прошлого столетия русским ученым Н.Л.Щукиным. И к началу девяностых были созданы даже опытные образцы. Но из-за недостатка актуальности проекта и из-за отказа в финансировании проект был признан нерациональным и закрыт.

Спроектированный Н.Л. Щукеным аппарат ЭКИП

Для уменьшения аэродинамического сопротивления применяется система управления пограничным слоем. Этот слой в виде совокупности последовательно расположенных поперечных вихрей всасывается внутрь корпуса, чем обеспечивается безотрывное аэродинамическое обтекание аппарата. Благодаря этому машина движется в ламинарном аэродинамическом потоке с меньшим сопротивлением. Система позволяет при низком уровне энергозатрат (в 6-8% от тяги вспомогательных двигателей) обеспечить низкое аэродинамическое сопротивление и устойчивость аппарата для диапазона углов атаки вплоть до 40 градусов на крейсерском и взлетно-посадочном режимах полета.

Аппарат изобретен в СССР Л.Н.Щукиным в начале 80-х годов. Имеет несколько модификаций в зависимости от назначения. ЭКИП может летать на высотах от 3 до 11 000 метров со скоростью от 120 до 700 км/ч.

В своей работе я попытался проанализировать и упростить достаточно сложную для практического использования схему профессора Щукина и самому, на практике, проверить достоверность его открытий, т.к. счел неадекватной оценку данных исследований.

Напомню, что предкрылок это часть крыла, относящаяся к его механизации и необходимая для улучшения картины обтекания несущих плоскостей самолета. Особенно это важно при увеличения углов атаки несущих плоскостей выше закритических.

Достигается это путем образования щели между передней кромкой крыла и предкрылком.

При этом изменяется картина обтекания крыла в лучшую сторону, особенно это важно на режиме взлета и посадки, что в свою очередь влияет на летные характеристики всего летательного аппарата (л.а.). Но этот давно изученный и широко применяемый эффект можно использовать по-другому. Суть моего исследования состоит в том, что я попытался перевести этот эффект из разряда вспомогательных в разряд основных, чтобы в значительной степени уменьшить размер крыла, не потеряв при этом его подъемной силы и практически проверить его летно-технические характеристики.

Для этого я взял плоско-выпуклый профиль крыла малого удлинения большой кривизны с большим лобовым сопротивлением соответственно. У этих профилей есть одно большое преимущество, переходящее в один большой недостаток. Дело в том, что при увеличении кривизны профиля увеличивается подъемная сила несущей поверхности, но при этом стремительно нарастает сила лобового сопротивления. За точкой максимальной кривизны появляются мощные вихревые потоки. Из-за их образования снижается скорость воздуха над профилем крыла, что негативно сказывается на подъемной силе. И так круг замкнулся. Кривизну профиля наращивать нельзя, нужно увеличивать длину, а значит габариты всего воздушного судна.

А что если использовать предкрылок для увеличения скорости потока над крылом, а чтобы его эффективность достигла места образования турбулентного слоя, произвести его модернизацию?

В своей схеме крыла я протянул предкрылок за точку максимальной кривизны.

Щель вначале предкрылка убрал, соединив предкрылок с передней кромкой крыла, а в образовавшуюся полость принудительно стал подавать воздух, отбирая его от маршевого двигателя или подавая его от индивидуальной силовой установки.

Получившаяся схема стала интенсивно сдувать вихревые потоки за точкой максимальной кривизны и увеличивать скорость над поверхностью профиля, что в свою очередь дало весомое приращение подъемной силе. И это при неизменной длине крыла.

Этот эффект я проверил на примитивной модели летающего крыла.

Результат превзошел все ожидания. Аппарат не только получил приращение подъемной силы, но и позволил передвинуть центровку в более заднее положение, а это очень важно для такой схемы летательного аппарата. На областных соревнованиях модель заняла 2-е место в классе экспериментальных моделей, но в следствии дальнейших экспериментов модель потерпела крушение. Сейчас изготавливается другая модель с другими параметрами, но суть эксперимента остаётся прежней.

Заключение

Мне удалось спроектировать и смоделировать аппарат заданных летно-технических характеристик, а также доказать актуальность и правильность исследовательских направлений профессора Н.Л.Щукина. При этом усовершенствовать его схему, добившись максимальной практичности и простоты конструкции, для ее дальнейшей реализации в министерстве авиационной промышленности.

Источники информации

https://ru.wikipedia.org/wiki/ЭКИП