Московский авиационный институт (государственный технический университет)

ИССЛЕДОВАНИЕ И ПОИСК РАЦИОНАЛЬНОЙ

КОМПОНОВКИ СВЕРХЗВУКОВОГО ПЕРЕХВАТЧИКА

НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ, ВЫПОЛНЕНОГО ПО АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ СХЕМЕ «УТКА»

В процессе создании современного истре­бителя-перехватчика перед конструктором встает сложная задача проектирования самолета, удовлетворяющего заданным ТТТ:

· большая практическая дальность полета на дозвуковых и сверхзвуковых крейсерских ре­жимах;

· возможность эксплуатации на всех классах аэродромов;

· малая радиолокационная и тепловая заметность;

· возможность размещения оружия во внутренних отсеках самолета;

· сверхзвуковая крейсерская скорость на нефорсированном ре­жиме работы двигателя;

· возможность маневрирования на сверхзвуковых скоростях;

· высокая боевая эффективность;

· минимальное время необходимое для подготовки к повторному вылету.

Основной целью создания разрабатываемого самолета является получение аэродинамической компоновки, максимально удовлетворяющей всем поставленным ТТТ. В данной работе сделана попытка соединить в компоновке одного самолета оптимальные решения, обеспечивающие высокие аэродинамические характеристики как на дозвуковой, так и на сверхзвуковой области полета.

Ниже в качестве примера приведен вариант рациональной компоновки сверхзвукового дальнего барражирующего перехватчика (СДБП), выполненного по схеме «утка».

Основным преимуществом аэродинамической компоновки «утка» для варианта СДБП, имеющего переднее горизонтальное оперение (ПГО), является меньшее смещение аэродинамического фокуса на сверхзвуковых режимах полета, являющихся для данного самолета крейсерскими. Это происходит за счет того, что ПГО при данных режимах полета создает подъемную силу впереди центра масс, тем самым уменьшая смещение фокуса назад. Также при использовании схемы «утка» улучшаются условия обтекания крыла за счет прохождения по верхней поверхности крыла концевых вихрей с ПГО. Благодаря этому увеличивается устойчивость пограничного слоя крыла к разрушению и повышаются допустимые углы атаки крыла.

Общий вид СДБП показан на рис. 1, компоновка – на рис.2. Для наиболее полного представления о самолете на рис. 3 показана его трехмерная модель.

Рис. 1. Общий вид самолета

Рис. 2. Компоновка самолета

Рис. 3. Трехмерная модель самолета

Проектируемый СДБП выполнен по интегральной схеме, благодаря чему уменьшается интерференция, повышаются несущие характеристики фюзеляжа и увеличиваются внутренние объемы для размещения топлива и вооружения.

Поперечное сечение носовой части фюзеляжа имеет приплюснутую форму с острыми кромками при переходе от полукруглых верхних и нижних поверхностей к почти плоским боковым. Это позволяет, во-первых, снизить заметность фюзеляжа в боковой плоскости за счет переотражения лучей от плоских боковых поверхностей, а во-вторых, при обтекании носовой части поток делится на два направления: на обтекание верхней и нижней частей фюзеляжа. Использование острых кромок при переходе от полукруглых верхних поверхностей носовой части фюзеляжа дает возможность образованию в этих переходных зонах симметричных вихрей. Это способствует повышению устойчивости СДБП на больших углах атаки и получению благоприятной картины обтекания верхней части наплыва крыла.

В центральной части фюзеляжа находятся отсеки вооружения. Створки отсеков открываются вовнутрь, по направляющим рельсам. Такое решение связано с тем, что при открытии створок в поток резко возрастает омываемая поверхность самолета, и возникает резкое перераспределение давления по самолету. Это вызывает ухудшение путевой устойчивости, что недопустимо при пуске ракет. Путевую устойчивость, конечно, можно улучшить путем увеличения площади вертикального оперения, но это решение повлечет за собой увеличение массы ВО и возрастание объема и омываемой поверхности самолета.

Хвостовая часть фюзеляжа СДБП имеет форму сплющенного конуса. Такая форма оптимальна, так как имеет наименьшее донное сопротивление. В хвостовой части находится руль высоты в виде двух секций. Первая секция в комбинации со второй при отклонении придает рулю форму параболы, вторая позволяет отклоняться рулю на углы до 45° без срыва потока. На посадке руль отклоняется вверх на угол 70°, тем самым играя роль тормозного щитка.

Крыло СДБП выполнено по треугольной схеме, что дает возможность использовать 3% профиль для уменьшения волнового сопротивления. Стреловидность крыла по передней кромке равна 60°, выбор стреловидности обусловлен сверхзвуковым полетом СДБП, при котором при увеличении угла стреловидности уменьшается коэффициент аэродинамического сопротивления, а при полете на дозвуковой скорости отодвигается начало появления волнового кризиса на поверхности крыла. Для улучшения ЛТХ СДБП на сверхзвуковых режимах полета и увеличения маневренности крыло имеет наплыв.

Отличительной особенностью данного проекта самолета является применение адаптивного крыла. Адаптивное крыло улучшает аэродинамические характеристики самолета, снижает потребную тягу его двигателя на 10...20%, увеличивает дальность на 8...20% и крейсерскую высоту на 10...30%, сни­жает расход топлива на 8...20%, и улучшает маневренные характеристики самолета.

Так, перегрузка nу уст возраста­ет до 15%, С уа тах может увели­читься до 25%, максимальное аэродинамическое качество - до 25%. Увеличение коэффициента подъемной силы происходит при изменении угла отклонения носков до 35°. Наиболее сильный рост С уа происходит при отклонении носков на углы δН = 35°. С ростом числа М потребные углы δН уменьшаются. Наибольший эффект адаптивного крыла отмечается при совместном отклонении носков и элевонов. Для получения оптимальных аэродинамических характеристик необходимо установить зависимость отклонения носков и элевонов от угла атаки, соот­ветствующего максимальному аэродинамическому качеству Кmax.

На рис. 4. показан профиль крыла СДБП с органами управления .

Рис. 4. Профиль крыла СДБП

В компоновке СДБП, исходя из требований малой заметности, был разработан вариант перспективного регулируемого малозаметного воздухозаборника, его схема показана на рис. 5.

Принятая концепция воздухозаборника имеет следующие параметры:

Трапециевидное сечение с наклоном боковых стенок 21°;

Передние кромки воздухозаборника в базовой плоскости самолета с наклоном 47°, в боковой плоскости самолета передняя кромка с изломом и углами 78° и 60°;

S‑образный канал воздухозаборника для уменьшения свечения первой ступени компрессора.

Рис. 5. Схема воздухозаборника СДБП

На верхней части воздухозаборника расположены жалюзи 1 для слива пограничного слоя из канала воздухозаборника. В нижней части располагается отклоняющаяся губа 2 для дополнительного подсоса воздуха. Регулировка воздухозаборника осуществляется с помощью трехстворчатого клина 3. Клин состоит из центральной 4 и двух боковых створок 5. Боковые створки кинематически связаны с механизмом регулировки клина 6.

Анализ предполагаемой картины образования скачков показал, что при применении трехстворчатого клина возникают восемь пространственных скачков уплотнения: первые два – на передней кромке и на повороте клина, третий скачок – на криволинейной части клина, четвертый – на нижней части воздухозаборника и четыре на боковых створках клина. Исходя из этого, можно ввести определение «трехстворчатого малозаметного пространственно регулируемого воздухозаборника».

Как известно, для полета на сверхзвуковой скорости самолету необходимо иметь минимальный мидель, а для быстрого преодоления зоны трансзвука желательно, чтобы график площадей приближался к телу вращения Сирса-Хаака, так как оно имеет минимальное волновое сопротивление.

На основе эксперименталь­ных и теоретических исследо­ваний установлено , что при околозвуковых скоростях волновое сопро­тивление компоновки самолета равно волновому сопротивлению экви­валентного тела вращения, имеющего то же самое распределение пло­щадей поперечных сечений вдоль оси, что и исходная компоновка. При этом требуется, чтобы контур тела за­канчивался либо осесимметричным обводом, либо острием, либо ци­линдрической частью. Экспериментально установлено, что можно уменьшить волновое сопротивление компоновки самолета, выбирая его форму так, чтобы эквивалентное тело вращения для самолета соответствовало телу минимального сопротивления.

На рис. 6. изображен график площадей поперечных сечений разработанного СДБП и эквивалентного ему тела Сирса -Хаака.

Рис. 6. График площадей СДБП и эквивалентного ему тела Сирса - Хаака

График площадей показывает, что распределение площадей по длине самолета приближается к графику Сирса-Хаака, откуда следует, что самолет будет иметь волновое сопротивление, близкое к минимально возможному.

Уровень совершенства самолета определяется его аэродинамикой, главным показателем которой в свою очередь является аэродинамическое качество.

Зависимость аэродинамического качества от числа Маха показана на Рис. 7

Рис. 7. Зависимость аэродинамического качества от числа Маха

В табл. 1. приведены критерии, по которым можно оценить основные параметры самолета.

Таблица 1

Критерии оценки

СДБП

Площадь миделевого сечения самолета

Площадь омываемой поверхности

Объем самолета

Площадь крыла

Эффективное удлинение

Коэффициент интегральности

Параметр волнового сопротивления

Относительная площадь миделевого сечения

Относительный объем отсеков вооружения

Максимальный вес самолета

Дальность при М=0.85

Дальность при М=2,35

В результате проделанной работы по определению рациональной компоновки СДБП были достигнуты высокие аэродинамические характеристики как на дозвуковой, так и на сверхзвуковой скорости.

Литература

1. , Аэродинамика маневренных самолетов (особенности аэродинамического проектирования) – М: Изд-во МАИ, 1996.

2. Андреев проектирования и перспективы развития маневренных самолетов. – М: Изд-во МАИ, 1996.

По материалу журнала "Моделист-Конструктор" времён СССР

Фрагмент 3-го выпуска справочника "Кто есть кто в робототехнике"

В первое десятилетие XX в. еще не знали, как должен быть устроен самолет. И часто на летательных аппаратах тех времен горизонтальное оперение размещали перед крылом на вынесенной вперед носовой части фюзеляжа. Такие самолеты стали называть «утками», так как у них вытянутая вперед носовая часть фюзеляжа в полете напоминала летящую утку с вытянутой шеей. Это название закрепилось за самолетами, у которых горизонтальное оперение располагается перед крылом. Авиастроители возвратились к схеме «утка», когда стали проектировать сверхзвуковые самолеты, чтобы устранить снижение общей подъемной силы, возникающей у самолетов обычной схемы от хвостового оперения. И свободнолетающую авиамодель, выполненную по схеме «утка» можно лучше приспособить к парению.

Пилотажная авиамодель «УИИ-ДжиБерд» с двигателем 2,5 см³, имеющая схему «утка». Горизонтальное оперение с рулем высоты прикреплено к крылу его пилотажной на двух балках. Двигатель с тянущим винтом размещен в носовой части короткого фюзеляжа. Непосредственно за двигателем укреплена стойка носового колеса. Стойки основного шасси размещены в точках крепления балок. На хвостовой кромке крыла расположены два киля, отклоненные, как показано на чертеже, несимметрично.

Кропотливая работа по подбору положения центра тяжести себя оправдала и привела к успеху на соревнованиях. Во время испытаний модели выявилось еще одно существенное преимущество схемы «утка». При внезапной остановке двигателя во время выполнения фигур высшего пилотажа, потеряв управление, она входила в пикирование, а затем сама, без вмешательства моделиста, выходила из него и совершала благополучную посадку. Объясняется это тем, что при пикировании без управления весовой момент руля высоты вокруг оси его шарнирной подвески вызывает отклонение руля задней кромкой книзу. В результате возникает момент, вызывающий выход «утки» из пикирования, а затем - плавную посадку.

Кордовая модель схемы «утка», построенная и успешно испытанная японскими авиамоделистами.

При проектировании любой модели типа «утка» для обеспечения устойчивого полета ее очень важно правильно выбрать центр тяжести относительно носка хорды крыла. Расстояние от носка хорды крыла до центра тяжести модели, необходимое для устойчивого полета, определяется по формуле: X = 70Lго x Sго/Sкр - 0,1b, где: Sго — площадь горизонтального оперения в квадратных дециметрах, Sкр — площадь крыла в квадратных дециметрах, Lго — плечо горизонтального оперения, то есть расстояние от носка хорды стабилизатора до носка хорды крыла, в дециметрах, b — хорда крыла в мм.

Формула эта приведена для случая, когда на модели применен толкающий винт. Например, для модели, у которой Sго = 10,5 дм²; Lго = 6,3 дм; Sкр= 31,9 дм²; Х = 126 мм. Если же на модели, выполненной по схеме «утка», применен тянущий винт, размешенный перед крылом, то Х находят по еще более простой формуле: X = 70Lго x Sго/Sкр

В США проходят испытания два экспериментальных образца истребителя F-16XL, созданные на базе истребителя - бомбардировщика F-16. Если ранее сообщалось, что силовая установка нового истребителя оставалась прежней, то теперь, по утверждениям зарубежной печати, предполагается использовать более мощный двигатель F-101DFE, созданный на базе двигателя F-101 стратегического бомбардировщика B-1. По сравнению с базовым образцом значительно увеличена площадь крыла нового самолета (она составила 60 м2), длина фюзеляжа возросла на 1,4 м. Благодаря таким изменениям в конструкции запас топлива возрос на 80%.

Рассчитывают, что истребитель F-16XL будет способен производить длительные полеты со сверхзвуковой крейсерской скоростью. Для взлета и посадки ему потребуется полоса длиной менее 600 м.

В состав бортового радиоэлектронного оборудования самолета планируется включить модернизированную радиолокационную станцию AN/APG-66, станцию радиоэлектронного подавления AN/ALQ-165, электронно-оптическую систему «Лантирн» и новую цифровую ЭВМ системы управления оружием. Журнал "Техника и вооружение" времён СССР

Изобретение относится к самолетам с передним горизонтальным оперением. Самолет схемы «утка» включает крыло, фюзеляж, двигательную установку, шасси, вертикальное оперение и бипланное переднее горизонтальное оперение (ПГО). Самолет имеет равномерную загруженность крыла и ПГО на единицу площади, при отношении расстояния между планами ПГО к среднему арифметическому величин хорд каждого из планов, равном 1,2. Изобретение направлено на уменьшение размеров самолета. 1 ил.

Изобретение относится к самолетам с передним горизонтальным оперением, преимущественно к сверхлегким, спортивным.

Известен самолет схемы «утка», включающий крыло, фюзеляж, двигательную установку, шасси, вертикальное оперение и бипланное переднее горизонтальное оперение .

У самолета схемы «утка» загруженность переднего горизонтального оперения (ПГО) на единицу площади существенно меньше, чем у крыла. Такое положение является следствием того, что отношение расстояния между планами ПГО к среднему арифметическому величин хорд этих планов составляет всего 0,7. Поскольку несущая площадь ПГО используется неэффективно, требуется увеличение размеров площади крыла и переднего горизонтального оперения, что увеличивает размеры самолета.

Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является уменьшение размеров самолета.

Поставленная задача решается за счет того, что согласно изобретению в самолете схемы «утка», включающем крыло, фюзеляж, двигательную установку, шасси, вертикальное оперение и бипланное переднее горизонтальное оперение (ПГО), имеется равномерная загруженность крыла и ПГО на единицу площади, обеспечиваемая при отношении расстояния между планами ПГО к среднему арифметическому величин хорд каждого из планов, равном 1,2.

Такое выполнение конструкции самолета позволяет уменьшить его размеры.

Изобретение поясняется конкретным примером его выполнения и прилагаемым чертежом.

На фиг. 1 изображено сечение бипланного переднего горизонтального оперения самолета схемы «утка» по плоскости, параллельной базовой плоскости самолета, выполненного согласно изобретению.

Устройство «Самолет схемы «утка» включает крыло, фюзеляж, двигательную установку, шасси, вертикальное оперение и бипланное переднее горизонтальное оперение, состоящее из нижнего плана и верхнего плана. При этом удельная нагрузка ПГО равна удельной нагрузке крыла и составляет, например, 550 ньютонов на 2.2 квадратный метр. То есть имеется равномерная загруженность крыла и ПГО на единицу площади.

На фиг. 1 величина хорды нижнего плана 1 ПГО обозначена литерой bн, а величина хорды верхнего плана 2 - литерой bв. Расстояние между верхним 2 и нижним 1 планами обозначено буквой h.

Хорда bн нижнего плана 1 равна хорде bв верхнего плана 2 и составляет, например, 300 мм. Расстояние h между планами 1 и 2 равно, например, 360 мм. При этом отношение расстояния h к среднему арифметическому величин хорд планов составляет 1,2.

Величина указанного отношения обеспечивает равномерную загруженность крыла и ПГО для сверхлегких спортивных самолетов. Это следует из следующих обстоятельств.

Уменьшение величины h приводит с одной стороны к смещению назад фокуса самолета, что положительно до тех пор, пока загруженность ПГО не сравняется с загруженностью крыла. С другой стороны уменьшение величины h сопровождается увеличением индуктивного сопротивления ПГО, что, безусловно, отрицательно. В связи с этим, явным образом невозможно определить, какую именно величину расстояния между планами ПГО следует выбирать. При этом надо иметь в виду, что с точки зрения уменьшения суммарной площади крыла и ПГО и, следовательно, размеров самолета должно выполняться условие равномерной загруженности крыла и ПГО на единицу площади.

При одинаковой, или почти одинаковой загруженности крыла и ПГО выполняется условие превышения на три градуса критического угла атаки крыла над критическим углом атаки ПГО в их посадочной конфигурации. Это условие является обязательным для предотвращения «клевка» - резкого опускания носа самолета из-за срыва потока на ПГО. При этом незначительная разница загруженности возможна как в пользу ПГО, так и крыла.

Величина вышеприведенного соотношения выявлена посредством аналитических исследований и проверки их результатов посредством летных испытаний модели самолета, на которой имелась возможность изменять расстояние между планами ПГО.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

Самолет схемы «утка», включающий крыло, фюзеляж, двигательную установку, шасси, вертикальное оперение и бипланное переднее горизонтальное оперение (ПГО), отличающийся тем, что в нем имеется равномерная загруженность крыла и ПГО на единицу площади, обеспечиваемая при отношении расстояния между планами ПГО к среднему арифметическому величин хорд каждого из планов, равном 1,2.

Похожие патенты:

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям высокоскоростных летательных аппаратов. Летательный аппарат содержит фюзеляж с кабиной управления, треугольной формы крыло, двигатели, установленные с возвышением над крылом, хвостовое оперение, шасси.

Изобретение относится к авиации, более конкретно - к аппаратам тяжелее воздуха, а именно к самолетам схемы “утка”, и может быть использовано в конструкции пассажирских, транспортных самолетов для повышения их экономичности и топливной эффективности.

Изобретение относится к области летательных аппаратов. Носовая часть летательного аппарата содержит кабину управления с вытянутой вперед головкой в форме конуса, снабженной поворотной на вертикальной оси деталью в виде клина, конец которой выполнен острым по направлению к набегающему потоку воздуха, имеет возможность отклонения влево и вправо на угол от 0о до 10о с помощью поворотного гидродвигателя/пневмодвигателя и совершения колебательных движений, приводящих к синусоидального вида траектории полета летательного аппарата. Изобретение направлено на повышение маневренности летательного аппарата в горизонтальной плоскости. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к летательным аппаратам легкомоторной авиации. Мотопланер содержит фюзеляж, двигатель, несущее крыло и вспомогательное крыло, рычаги приводов в управлении крыльев, руля поворота, колеса, руля высоты. Несущее крыло оснащено шарнирными узлами, из которых два расположены симметрично относительно поперечной оси симметрии на лонжероне. Один шарнирный узел расположен на вспомогательном лонжероне и закреплен на стойке, которая закреплена шарнирно на ползуне, подвижно установленном в направляющих рамы, и связан со стойкой штурвала подпружиненной тягой. Вспомогательное крыло состоит из двух независимых консолей, посаженных подвижно на поперечную ось, неподвижно закрепленную в носовой части рамы, оснащенных рычагами, связанными тягами с двуплечим рычагом штурвала. Стойка переднего колеса, подвижно закрепленная во втулке рамы, оснащена обтекателем колеса, выполненным в форме поворотного киля, и оснащена двуплечим рычагом, снабженным компенсаторами. Изобретение направлено на повышение безопасности полета. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

Группа изобретений относится к авиационно-космической технике и может быть использована для осуществления полетов в атмосфере и космическом пространстве, при взлёте с Земли и возвращении на неё. Аэрокосмический самолёт (АКС) выполнен по аэродинамической схеме «утка-бесхвостка». Носовые плоскости и крылья образуют совместно с фюзеляжем дельтообразную несущую поверхность. Ядерный ракетный двигатель (ЯРД) содержит теплообменную камеру, состыкованную с ядерным реактором через радиационную защиту. В качестве рабочего тела используется (частично) атмосфера, сжижаемая бортовыми установками ожижения. Питающие и охлаждающие бортовые турбоагрегаты и турбоэлектрогенераторы, а также управляющие реактивные двигатели подключены к теплообменной камере с возможностью работы непосредственно на маршевом рабочем теле. При отключенном маршевом сопле в ЯРД предусмотрено специальное запорное устройство. В долговременных аэрокосмических полетах АКС периодически дозаправляется сжижаемой атмосферной средой. Техническим результатом группы изобретений является повышение эффективности АКС с ЯРД за счет повышения их тяговооруженности и термодинамического качества при обеспечении устойчивости и управляемости полета. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области авиационной техники. Сверхзвуковой самолет с крыльями замкнутой конструкции (ССКЗК) имеет планер с передним горизонтальным оперением, два киля, низко расположенное переднее крыло, имеющее концевые крылышки, соединенные по дуге с концами высокорасположенного заднего крыла, корневые части которого соединены с концами отклоненных наружу килей, фюзеляж и турбореактивные двухконтурные двигатели (ТРДД). ССКЗК выполнен по аэродинамической схеме продольного триплана с разнонаправленными в поперечной плоскости стреловидными крыльями замкнутой конструкции. Передние и задние части гондол ТРДД смонтированы в изломах под внутренней частью заднего крыла и над внутренней частью стабилизатора переменной стреловидности U-образного оперения, имеющего на левой и правой консолях как внутренние рулевые поверхности, смонтированные с внутренних бортов соответствующих гондол, так и переднюю и заднюю кромки. Комбинированная силовая установка имеет разгонно-маршевые ТРДД и вспомогательный маршевый прямоточный воздушно-реактивный двигатель. Изобретение направлено на улучшение естественного ламинарного сверхзвукового обтекания системы крыльев. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к авиации. Сверхзвуковой самолет с тандемными крыльями имеет продольную компоновку триплана и содержит фюзеляж с плавным сопряжением наплывов дельтовидного в плане крыла (1), низкорасположенное заднее крыло (8) типа обратная “чайка”, переднее горизонтальное оперение (6), вертикальное оперение, выполненное совместно со стабилизатором (7), два турбореактивных двухконтурных двигателя, передние и задние части которых смонтированы соответственно под крылом типа чайка и по внешним их бортам с консолями стабилизатора и трехопорное шасси. Фюзеляж (3) снабжен конусообразным гасителем (4) звукового удара в носовом обтекателе (5). Крылья выполнены соответственно с отрицательным и положительным углами их поперечного V, имеют переменную стреловидность и образуют при виде спереди ромбовидную замкнутую конструкцию. Стабилизатор выполнен с обратной V-образности с округленной вершиной и оснащен гондолой (14) двигателя. Изобретение повышает аэродинамическую эффективность летательного аппарата. 6 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

Изобретение относится к области авиационной техники. Сверхзвуковой конвертируемый самолет содержит планер, включающий переднее горизонтальное оперение, вертикальное оперение, переднее треугольное крыло типа чайка, заднее крыло с трапециевидными консолями, разгонно-маршевый реактивный двигатель и вспомогательные маршевые прямоточные воздушно-реактивные двигатели. Переднее крыло и заднее крыло размещены в замкнутой конструкции продольного триплана с возможностью преобразования полетной конфигурации. Изобретение направлено на повышение бесшумности полета путем улучшения ламинарного сверхзвукового обтекания крыльев. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к летательным аппаратам схем «утка» и «нормальная». Летательный аппарат (ЛА), включает механизированное крыло и флюгерное горизонтальное оперение (ФГО), с которым связан серворуль. ФГО (1) с серворулем (3) шарнирно размещены на оси вращения. Производная по углу атаки ЛА коэффициента подъемной силы ФГО повышается от нуля до необходимой величины за счет того, что угол между базовыми плоскостями ФГО (1) и ЛА изменяется кратно изменению угла между базовыми плоскостями серворуля (3) и ЛА при изменении угла атаки ЛА механизмом из элементов (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10). В «утке» угол порота ФГО меньше угла поворота серворуля, а в нормальной схеме - больше. В результате в обеих схемах фокус смещается назад. В нормальной схеме это позволяет увеличить нагрузку на стабилизатор - ФГО, а в «утке» - использовать современные средства механизации крыла при сохранении статической устойчивости. Изобретение направлено на уменьшение площади крыла за счет оптимизации загруженности горизонтального оперения. 3 ил.

Изобретение относится к авиационной технике. Летательный аппарат (ЛА) аэродинамической схемы «флюгерная утка» содержит механизированное крыло и флюгерное переднее горизонтальное оперение (ФПГО) (10) с серворулем (3), которые шарнирно размещены на оси вращения ОО1. Производная по углу атаки ЛА коэффициента подъемной силы ФПГО повышается от нуля до необходимой величины за счет того, что угол между базовыми плоскостями ФПГО (10) и ЛА изменяется лишь на часть изменения угла между базовыми плоскостями серворуля (3) и ЛА при изменении угла атаки ЛА механизмом из элементов (11, 12, 13). Для управления по тангажу ось ОО3 имеет возможность смещаться к оси ОО1 или от нее, при этом ее положение зафиксировано тягой (14), являющейся элементом системы управления. Изобретение направлено на уменьшение площади крыла за счет уравнивания с ним крейсерской загруженности ФПГО. 3 з.п. ф-ы, 4 ил.

Изобретение относится к авиации. Сверхзвуковой преобразуемый самолет содержит фюзеляж (3), трапециевидное ПГО, стабилизатор (7), силовую установку, включающую два турбореактивных двухконтурных двигателя форсажных в гондолах, размещенных по обе стороны от оси симметрии и между килями (18), смонтированных на конце фюзеляжа (3) на верхних и боковых его частях. Самолет также содержит переднее крыло (1) с наплывом (2), выполненное с переменной стреловидностью типа «обратная чайка», снабженное предкрылками (8), заостренными законцовками (9), флапперонами (10). Сзади и ниже поверхностей первого крыла (1) на балках установлены цельноповоротные консоли заднего крыла (13), снабженные закрылками (14), с возможностью поворота в вертикальной поперечной плоскости вокруг продольной оси на поворотной средней части (15) балки. Также самолет содержит U-образное оперение, имеющее кили (18) с серповидной задней кромкой и цельноповоротными развитыми заостренными законцовками (19). Изобретение улучшает подъемную силу и управляемость и повышает аэродинамическую эффективность, а также уменьшает шум самолета. 3 з.п. ф-лы. 1 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям самолетов вертикального взлета и посадки (СВВП). СВВП выполнен по схеме "утка", снабжен дополнительным хвостовым рулем высоты, состоящим из закрепленных с возможностью поворота на оси вращения носовой части и хвостовой части с нижней и верхней поверхностями. Ширина хвостового руля высоты равна ширине фюзеляжа. Насадок каждого подъемно-маршевого вентилятора снабжен боковыми ограничителями потока воздуха от вентилятора. Поворотные профили решеток выполнены в виде сборных гибких лопаток, а выходное сечение насадка выполнено сложной формы с верхней и нижней горизонтальными гибкими кромками. Выхлопные сопла двигателей прилегают к верхней поверхности дополнительного хвостового руля высоты, по краям нижней поверхности фюзеляжа установлены продольные гребни. Достигается возможность получения дополнительной подъемной силы на взлете, посадке и переходных режимах полета. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к самолетам с передним горизонтальным оперением. Самолет схемы «утка» включает крыло, фюзеляж, двигательную установку, шасси, вертикальное оперение и бипланное переднее горизонтальное оперение. Самолет имеет равномерную загруженность крыла и ПГО на единицу площади, при отношении расстояния между планами ПГО к среднему арифметическому величин хорд каждого из планов, равном 1,2. Изобретение направлено на уменьшение размеров самолета. 1 ил.

Родился Алексей Шиуков (или Шиукашвили по-грузински) в 1893 году в Тифлисе. Его отец был грамотным человеком, юристом и постарался дать сыну хорошее образование. В их доме часто проводились подпольные собрания большевиков, поэтому еще в детстве Алеша видел многих знаменитых революционеров Закавказья – Сосо Джугашвили, Орджоникидзе, Махарадзе. Будучи еще совсем юным, Алексей интересовался дирижаблями Цеппелина, биографией Лилиенталя и, конечно, первыми самолетами. Понаблюдав за поведением крупных птиц в природе, мальчик стал конструировать собственные летательные аппараты. Первый из них – мускульный агрегат разбился при попытке взлететь. Тогда Алексей решить переключиться на постройку планера. Именно на нем пятого мая 1908 года в возрасте пятнадцати лет он совершил свой известный полет. Рано утром на горе Махата Алексей вместе со своими друзьями поднял планер-биплан и, просунув голову и плечи в отверстия в нижнем крыле, ухватившись за стойки, побежал вниз. Планер взлетел и, поднявшись на четыре метра от земли, пролетел по склону около ста шагов, после чего, клюнув носом, сел. Это был первый удачный свободный полёт на планере в нашей стране.

О «летающем гимназисте» написали в тифлисских газетах. Разгневанный попечитель учебного заведения вызвал отца Алексея и, заявив «о возмутительных, неблагопристойных летных фокусах ученика», попросил сделать выбор, сказав: «Не дело учащихся заниматься полетами. А посему – или гимназия, или циркачество в воздухе». Папа, надо отдать ему должное, выбрал второе, и выпускной экзамен Леша сдавал экстерном.

После этого Шиуков продолжил совершенствовать конструкцию летательного аппарата и повышать искусство пилотирования. Вскоре он успешно прыгнул с обрыва в 75 метров высотой и пролетел на расстояние в четверть километра. Он стал писать статьи и рассказы в газетах, выступать в рабочих кружках. Еще не достигнув совершеннолетия, Алексей был принят в Кавказский воздухоплавательный кружок. Совместно с этим он продолжает изучать книги по авиации. Времени на все катастрофически не хватает, Шиуков работает по ночам, у него на всю жизнь вырабатывается привычка ходить с максимальной быстротой, почти что бегом. Скромной зарплаты отца едва хватает на покупку материалов для строительства летательных аппаратов. Свою пятую по счету работу – планер-моноплан, названный «Канар» (по-французски – «Утка») из-за горизонтального оперения впереди крыла, Алексей строит при помощи добровольцев.

Рабочие железнодорожных мастерских вытачивают все нужные металлические части, колесные рессоры делает каретный мастер, знакомый столяр помогает натягивать крылья. Мотор в пятьдесят лошадиных сил был снят с поврежденного при аварии самолета и отремонтирован. Весной 1912 года начались пробные полеты, которые сразу же и закончились аварией. После этого Алексей внес в конструкцию некоторые изменения, добавив носовое колесо, элероны, плавающие рули высоты и киль. Разбег стал 40 метров, пробег 30 метров, скорость в полете – около 100 км/час, улучшилась устойчивость летательного аппарата в воздухе. После модернизации самолет получил название «Канар-1 бис». Шиуков совершил на нем более тридцати полетов. Из-за слабого двигателя продолжительность полета ограничивалась восемью минутами, а высота – ста метрами. В этом же году в Одессе Алексей официально получил корочки пилота-авиатора, поскольку полиция не разрешала публичные полеты без диплома. Учитывая опыт, полученный при постройке первого самолета, в 1914 году Шиуков стал разрабатывать второй самолет такой же конструкции, но уже имеющий военное назначение, с двигателем в восемьдесят лошадиных сил. Он получил название «Канар-2» и подразумевал установку пулемета и прицела. Постройка самолета так и не была закончена, так как началась Первая мировая война, и Алексей подал прошение о зачислении его в армию вольноопределяющимся. К этому времени царское правительство России уже осознало значение авиации. Специальные учебные заведения в спешке подготавливали пилотов. Для переобучения на военного лётчика Шиукова направили в Гатчинскую авиационную школу.

Появление синхронизатора – механизма, позволившего пулемету делать каждый следующий выстрел только в те моменты времени, когда перед дулом нет лопасти от винта, привело к зарождению нового вида авиации – истребительной. Быстро появились пилоты, у которых число воздушных побед достигло пяти, десяти и больше. С легкой руки французов их стали называть «асами». Наши отечественные асы имели меньше побед, чем немецкие или французские лётчики, так как воевали в гораздо более худших условиях, на худших самолётах, со слабым вооружением или вообще без него. Одним из лучших авиаторов Первой мировой войны был капитан Евграф Николаевич Крутень. Шиуков и Крутень стали близкими друзьями еще в Гатчинской школе, а позже Евграф Николаевич выхлопотал, чтобы перед отправкой на фронт вольноопределяющегося Алексея назначили в его знаменитую 2-ю истребительную авиагруппу.

Шиуков позже писал: «Фронтовая авиация была похожа на выставочный салон: здесь были и французские «фарманы», и английские «сопвичи», и даже трофейные немецкие «альбатросы». Ну и, конечно, русские «анатры», «лебеди». Самолеты были латаные... Пробитые покрышки колес набивали тряпьем. Вместо прицелов в борта самолета забивались гвоздики, и по ним на глазок определялась дистанция. Не было нормального топлива, отчего моторы глохли, а летчики, часто заправлявшие баки эфиром, возвращались из полетов полупьяные, надышавшись этих паров. Бомб не хватало, и против живой силы бросали «стрелы» - железные стержни длиной в 15 сантиметров, заостренные с одной стороны и выточенные наподобие стабилизаторов с другой. Эти стрелы хранились у летчика под рукой в открытом ящике. Попав во всадника, такая «стрела» пробивала насквозь и его, и лошадь. Порой вместо бомб приходилось сбрасывать железные банки и бидоны с просверленными дырками. Падая с высоты со страшным свистом, они сеяли панику среди неприятельских частей».

А.В. Шиуков на своем самолете " Утка"

Под руководством Евграфа Николаевича он воевал сначала как разведчик, а затем истребитель. Совершил более 200 боевых вылетов, участвовал во многих воздушных боях, сбил один немецкий самолет, благополучно пережил трепанацию черепа после воздушной аварии. Шиуков стал одним из немногих летчиков Первой мировой, удостоенных Георгиевского кавалера. Его командир Крутень показал себя выдающимся теоретиком и практиком воздушного боя. Немецкие летчики боялись его, самолет, которого было узнаваем по нарисованному на фюзеляже русскому богатырю в старинном шлеме. Погиб Евграф Николаевич весной 1917 года по глупой случайности, планируя на аэродромом после того как его топливо уже почти закончилось и мотор остановился. Пролетев мимо посадочной площадки, Крутень решил вернуться к ней переворотом через крыло. В этот момент мотор на какую-то секунду снова заработал. Все расчеты летчика были нарушены, и самолет врезался в землю. Через пару минут герой, с трудом вытащенный из-под обломков, скончался на руках Алексея Шиукова.

Вскоре после этого события произошла Октябрьская революция. Выбрав сторону Советской власти, Алексей вместе с другими лётчиками приехал в Москву. Зимой 1918 года Василий Юнгмейстер в должности инспектора авиации Западного фронта вместе Шиуковым обеспечил вывоз людей и самолётов из Белоруссии перед наступлением немецких войск. Позже Алексей был назначен начальником одного из отделов Московской окружной коллегии по управлению Воздушным Флотом. В сентябре 1918 года вступает в силу разработанный Шиуковым проект о создании Полевого управления авиацией и управления авиации фронтов и армий, которые координировали действия всех лётчиков Красной Армии до конца Гражданской войны.

Когда в 1919 году Шиуков подает заявление о вступлении в партию большевиков, то за его протесты против расстрелов на месте без суда и следствия людей, нарушивших дисциплину, Лев Троцкий выступает против, назвав Шиукова редиской: «Снаружи он красный, а внутри белый». В партию Алексей вступил только перед Второй мировой войной.

В последующие годы Шиуков командовал авиацией Восточного и Туркестанского фронтов, Московского и других военных округов, участвовал в создании Аэрофлота. Во время лечения в Главном военном госпитале на Арбате Шиукову ошибочно сделали укол мышьяка. Кровь начала сворачиваться, но его успели спасти в последний момент. После этого в возрасте 35 лет, он увольняется в запас по состоянию здоровья. Как известно, Сталин уничтожал всех, кто знал его в Грузии до революции. Вполне возможно, поэтому там же, в Главном военном госпитале, спустя некоторое время после отравления Алексея пытались задушить подушкой два санитара. Но они не смогли справиться с неожиданно оказавшимся очень крепким молодым человеком. Через некоторое время Алексей был арестован ночью и провел несколько недель в Лефортове, ожидая расстрела. Выручили его старые фронтовые друзья. После этого Шиуков не любил сидеть спиной к открытой двери или окну и не мог ездить в переполненном транспорте. За это его пытались упечь в клинику для душевнобольных, но ничего не вышло.

Во время Великой отечественной войны Алексей Шиуков преподавал тактику в военно-воздушной академии имени Жуковского, работал в Главном управлении ВВС и в войсках ПВО. В 1948 году ушел в запас в звании полковника. Алексей Владимирович написал десятки книг по боевому применению авиации, и технике самолетостроения, самые известные из которых – это «Война в воздухе» и «Основы авиации». Он является автором десятков изобретений в области гражданской и военной авиации. Отмечен тот факт, что в 1976 году Шиуков, разменявший уже девятый десяток лет, присутствовал на тренировках московского клуба «Дельтаплан», интересовался и даже пытался испытать на себе крыло Рогалло. Он умер 9 декабря 1985 года и похоронен на Ваганьковском кладбище в Москве. Последние годы жизни Алексей Владимирович работал над своим любимым детищем – махолетом. Он был убежден, что ничего безупречнее создать невозможно, так как природа сама дошла до этого в ходе эволюции.

Юрий Гагарин написал на их совместной фотографии на фоне махолета: «Алексею Владимировичу с пожеланием, чтобы Ваша птица залетала и получила дальнейшее развитие».

Разработка самолета МиГ-8 осуществлялась с целью проверки управляемости и устойчивости аэродинамической схемы «Утка». Проект курировало ОКБ-155. Помимо проверки новой схемы, также отрабатывали работу крыльев большой стреловидности и трехколесное шасси с наличием передней опоры.

Работа над проектом началась в феврале 45 года. В первую очередь приступили к проработке компоновки. Основную заслугу в большинстве работ следует отдать передовым инженерам Н. Матюку, Н. Андрианову, К. Пеленбергу, А. Чумаченко и Я. Селецкому. По предварительным расчетам максимальная скорость «Утки» не должна была превышать показатель в 240 км/ч. Собственно, данная теория подтвердилась благодаря продувке в аэродинамической трубе Т-102, расположенной в ЦАГИ.

Но продувка полностью не могла показать устойчивость конструкции на критических режимах. Специалисты из ЦАГИ посоветовали совершить первый полет с установленными фиксированными концевыми предкрылками. Их размах соответствовал размаху элеронов. Но перед проведением первого полета ведущий инженер В. Матвеев категорически не рекомендовал начинать испытания с околокритических режимов. По его доводу выходило, что по отношению к штопорным свойствам схема «Утка» является очень неблагополучной.

МиГ-8 видео

В ЦАГИ было выполнено много расчетов и проведено несколько испытаний для определения околокритической скорости флаттера и собственных частот колебания. По данным выявили, что самолет способен развивать скорость в 328 км/ч, а максимально допустимой является 270 км/ч. Статические испытания МиГ-8 довели до эксплуатационной нагрузки, которая составила 67% от разрушающей.

Впервые МиГ-8 поднялся в небо 13 августа 45 года. Его вел летчик-испытатель А. Жуков. В помощь Жукову для управления «Уткой» назначили представители из ЛИИ А. Гринчика. Летные испытания были поделены на несколько этапов. Первый решили провести в период с конца августа по середину сентября этого же года. Он проходил на территории ЛИИ НКАП. Решено было перестраховаться, и для повышения безопасности на самолет установили конечные предкрылки с постоянной щелью.

Результат испытаний на устойчивость был довольно-таки успешным, поскольку выяснилось, что самолет при центровке располагает положительной продольной прочностью, одинаково путевой и поперечной. Именно в ЦАГИ рекомендовали для получения данного результата привести V крыла в обратное поперечное на один градус, а конечные шайбы развернуть на 10 градусов концами вовнутрь крыла. На носок руля высоты специально поставили груз в 1 кг для выравнивания черты устойчивости со свободным и фиксированным рулем.

Дополнительно специалисты из ЛИИ выдали некоторые рекомендации для доработки самолета. Для этого «Утку» в конце 1945 года отправили на завод №155. Там инженеры начали работу над усовершенствованием, в частности переставили кили на середину консолей, установили управляемый триммер на руль высоты, а руль направления доукомплектовали компенсатором. Дополнительно на переднюю стойку вмонтировали колесо размером 500х150.

Для новых испытаний самолет вывели на заводской аэродром в феврале 1946 года. Проведя несколько полетов, конструкторы обнаружили один негативный нюанс. Температура масла в двигателе не поднималась выше метки 20 °С. После проведенного исследования выяснилось, что причина находится в отсутствующих (снятых) обтекателях. Их надели обратно. Следующий полет состоялся 28 февраля, однако вместо поднятия температуры наблюдалось ее превышение. МиГ-8 снова отправили на доработку.

Третьего марта 1946 года МиГ-8 перегнали обратно в ЛИИ НКАП. Таким образом, начался второй этап летных испытаний. В него включили испытания, связанные со штопорными свойствами самолета. Во время испытаний начали новую доработку крыла. Установили законцовки с немалым отрицательным углом поперечного V и сняли предкрылки. Но появившиеся опасения по поводу штопорных свойств МиГ-8 так и не оправдались.

Проведенные исследования показали, что как только пилот входит в штопор, необходимо сразу же отпустить штурвал, и аппарат сам из него моментально выйдет. Установленный толкающий винт создал способность проверки управляемости на малых скоростях самолета при отсутствии винтового обдува крыла. Также на них выяснились способы управляемости воздушного аппарата на земле и нюансы посадки и взлета при отсутствии винтового обдува органов управления. В будущем эти результаты использовали в создании реактивных истребителей МиГ-9 и МиГ-15. После всех испытаний и получения одобрения «Утку» в 1946 году начали использовать как транспортный и связной самолёт ОКБ. Он уникален тем, что ни разу не был в аварийной ситуации.

Конструкция самолета МиГ-8 «Утка»

МиГ-8 выполнен по схеме подкосного высокоплана с неубирающимся трехколесным шасси. Каркас фюзеляжа сконструирован из сосновых брусков и имеет фанерную обшивку. Закрытая кабина рассчитана на одного пилота и двух пассажиров. Дверь расположена по левую сторону фюзеляжа. Отличный обзор переда и боков обеспечивается благодаря хорошему остеклению кабины. Горизонтальное оперение установили на балку, расположенную в конце носовой части фюзеляжа. В то же время хвостовая часть переходит в моторный отсек, который заканчивается коком винта.

Крыло двухлонжеронного типа с относительно постоянной толщиной по размаху (12%) имеет деревянный набор и обшивку из полотна. Сконструировано крыло по профилю «Кларк УН». Угол установки соответствует двум градусам. Вертикальное оперение крыльев представлено установленными на концах шайбами. Элероны созданы по принципу «Фрайз». Они сделаны из дюралевого каркаса и полотняной обшивки.

Площадь вертикального оперения составляет 3 м 2 , горизонтального – 2,7 м 2 . Его размах – 3,5 м. Кили деревянные, направляющие рули состоят из дюралевого каркаса и полотняной обшивки. Состав руля высоты такой же. Стабилизатор деревянный. Управление элеронами и рулями направления тросовое, рулем высоты – жесткое.

Силовая установка представлена мотором М-11 ФМ воздушного охлаждения. Его мощность достигает 110 л.с. Двухлопастный толкающий деревянный винт имеет постоянный шаг. Его диаметр – 2,35 м. Лопасти винта установили под углом 24 градуса. Моторама сварная, трубчатая. Двигатель полностью закопотирован и имеет отдельные обдувы для каждого цилиндра. Пневматический запуск. Топливо находится в двух дюралевых бензобаках, которые установили в главной части каждого крыла. Общая вместительность топлива в баках – 118 л. За пассажирской кабиной расположен маслобак емкостью 18 л.

Стойки шасси сварены из металла. Амортизация воздушно-масляная. Носовое колесо имеет диаметр 300х150, а к стойке укомплектован демпфер.

МиГ-8 характеристки: