PL229546B1

PL229546B1 - Element aerodynamiczny o zmiennych właściwościach aerodynamicznych

Info

Publication number: PL229546B1
Application number: PL412688A
Authority: PL
Inventors: Leszek PREISNER; Leszek Preisner
Original assignee: Leszek Preisner
Priority date: 2015-06-12
Filing date: 2015-06-12
Publication date: 2018-07-31
Also published as: WO2016200282A1; PL412688A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest element aerodynamiczny o zmiennych właściwościach aerodynamicznych, zwłaszcza do skrzydeł nośnych samolotów albo płatów dociskowych samochodów, na przykład Formuły 1.

Aktualnie głównym problemem szybkich samolotów, a w szczególności pasażerskich, jest stosunkowo duża prędkość przyziemienia i startu. Od początku lotnictwa prowadzone są bardzo intensywne prace nad zmniejszeniem prędkości startu i przyziemienia. Zmniejszenie tych prędkości ma zasadnicze znaczenie dla bezpieczeństwa lotnictwa, a w szczególności bezpieczeństwa samolotów pasażerskich. Aktualnie wszystkie rozwiązania techniczne dotyczące rozwiązań pozwalających obniżyć prędkość lądowania są stosowane w samolotach pasażerskich i jest to tak zwana mechanizacja skrzydła. Główne elementy mechanizacji to w przedniej części skrzydła sloty i w tylnej części klapy, a czasami jeszcze stosowane są hamulce aerodynamiczne.

Z kolei skrzydła samolotów o zmiennych właściwościach aerodynamicznych znane są także na przykład z publikacji patentowych: DE19539257C1, GB1364567A, JPH08244689A, PL384923A1, US2008056904A1, US5005783A i WO9309026A1.

Na fig. I—IV przedstawiono schematycznie znany stan techniki w zakresie profili przekroju poprzecznego skrzydeł samolotu, zmierzające do obniżenia jego prędkości lądowania. W szczególności na fig. I pokazano stosowane sloty i klapy, na fig. II - potrójną klapę szczelinową, fig. III - układ slotów i klap znanego skrzydła w locie samolotu na dużych kątach natarcia, zaś na fig. IV - układ tego samego skrzydła podczas normalnego poziomego lotu samolotu.

Wszystkie te znane rozwiązania charakteryzują się tym, że wlot powietrza do szczelin skrzydła jest przed jego wylotem, względem kierunku ruchu samolotu, co oznacza, że powietrze przez szczeliny skrzydła przemieszcza się w kierunku zgodnym z opływającymi skrzydło strugami powietrza. Stosunek prędkości wlotowej powietrza na wlocie do szczeliny skrzydła do prędkości wylotowej ze szczeliny skrzydła jest zbliżony do jedności.

Z francuskiego opisu wynalazku nr FR 57988 E lub z tajwańskiego opisu wynalazku nr TW 201431724 A znany jest element aerodynamiczny w postaci skrzydła albo płata dociskowego, który w swej wewnętrznej przestrzeni posiada co najmniej jeden powietrzny kanał konfuzorowy.

Dla uniknięcia wymienionych niedogodności opracowano rozwiązania według wynalazku, dotyczące konstrukcji elementu aerodynamicznego o zmiennych właściwościach aerodynamicznych.

Element aerodynamiczny o zmiennych właściwościach aerodynamicznych, zwłaszcza w postaci skrzydła nośnego samolotów albo płata dociskowego samochodów, o opływowym profilu przekroju poprzecznego, bardziej płaskim po jednej stronie elementu aerodynamicznego oraz bardziej wypukłym po jego drugiej stronie, posiadający w swej wewnętrznej przestrzeni co najmniej jeden powietrzny kanał konfuzorowy o zmniejszającym się, w kierunku przepływu strumienia powietrza, przekroju poprzecznym, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wlot kanału konfuzorowego jest umieszczony za jego wylotem względem normalnego kierunku ruchu elementu aerodynamicznego, to jest kierunku przeciwnego do kierunku przepływu zewnętrznych strug powietrza opływającego ten element aerodynamiczny, a ponadto w kanale konfuzorowym, wlot strumienia powietrza jest po bardziej płaskiej stronie profilu elementu aerodynamicznego, zaś wylot z kanału konfuzorowego po bardziej wypukłej stronie tego profilu, przy czym w kanale konfuzorowym wlot strumienia powietrza jest po stronie profilu elementu aerodynamicznego o wyższym ciśnieniu strugi powietrza opływającego ten element aerodynamiczny, zaś wylot z kanału konfuzorowego po stronie przeciwnej tego profilu, a ponadto w kanale konfuzorowym elementu aerodynamicznego strumień powietrza jest skierowany w znacznej części kanału konfuzorowego w odwrotnym kierunku niż strugi powietrza opływającego element aerodynamiczny.

Korzystnie element aerodynamiczny na wlocie swego kanału konfuzorowego posiada ruchomą klapę, zamykającą ten wlot, a wlot jego kanału konfuzorowego jest skierowany przeciwnie, zaś jego wylot zgodnie, do kierunku przepływu strug powietrza opływającego element aerodynamiczny.

Dalsze korzyści uzyskuje się, jeżeli element aerodynamiczny posiada co najmniej dwa kanały konfuzorowe, które korzystnie są scalone w jeden w swych częściach środkowych.

Dzięki wynalazkowi jest umożliwione uzyskanie niestosowanego do tej pory nowego rodzaju przepływu strumienia powietrza przez kanały konfuzorowe i opływu strug powietrza dookoła elementu aerodynamicznego, któryjest w postaci na przykład skrzydła nośnego samolotu albo płata dociskowego samochodu. Aby uzyskać takie przepływy i opływy wykorzystuje się w przypadku samolotów wewnętrzną przestrzeń w skrzydle, co nie było do tej pory stosowane. W dolnej części skrzydła otwierana

PL 229 546 Β1 jest ruchoma klapa (jedna lub więcej), a strumień powietrza jest skierowany do odpowiednio ukształtowanej, w postaci kanału konfuzorowego, wewnętrznej przestrzeni skrzydła. W kanale konfuzorowym, o konstrukcji uwzględniającej komory wewnętrzne i użebrowanie skrzydła samolotu, powietrze zostaje przyspieszone oraz z dużą prędkością wypuszczone przez małą wzdłużną szczelinę (jedną lub więcej) na górze w nosku skrzydła. Rozwiązanie według wynalazku charakteryzuje się tym, ze wlot strumienia powietrza do kanału konfuzorowego jest za jego wylotem patrząc w kierunku lotu samolotu, co oznacza, że w skrzydle strumień powietrza jest skierowany w odwrotnym kierunku niż strugi powietrza omywającego skrzydło, odwrotnie niż w znanych rozwiązaniach, które charakteryzują się tym, że wlot strumienia powietrza jest przed jego wylotem, a strumień powietrza jest przemieszczany przez szczeliny skrzydła w kierunku zgodnym z opływającymi skrzydło strugami powietrza. W rozwiązaniu według wynalazku strumień powietrza wlotowego od dołu skrzydła ma wielokrotnie mniejszą prędkość niż strumień powietrza wylotowego na górnej części skrzydła. Podobny przyrost prędkości strumienia powietrza jest w przypadku płata dociskowego samochodu, ale w tym przypadku wlot strumienia powietrza jest położony na górnej stronie płata, zaś wylot od spodniej strony płata. Własność podwyższenia prędkości posiadają także znane rozwiązania, ale w rozwiązaniu według wynalazku uzyskiwany stosunek prędkości wylotowej do prędkości wlotowej jest wielokrotnie większy. Strumień powietrza transportowany jest w zamkniętej przestrzeni skrzydła, co oznacza, że przez czas przepływu przez komory skrzydła powietrze nie ma kontaktu z zewnętrznymi strugami powietrza omywającymi skrzydło. Rozwiązanie według wynalazku powoduje, że samolot hamuje, ale i jednocześnie zwiększa siłę nośną na skrzydłach, co pozwala przyziemić ze znacznie mniejszą prędkością. Natomiast po zamknięciu wlotu kanału konfuzorowego skrzydło zachowuje się jak w znanych rozwiązaniach technicznych.

Znany stan techniki został pokazany schematycznie na fig. I - IV rysunku, na którym fig. I przedstawia ogólnie znane sloty i klapy skrzydła samolotu, fig. II - znaną potrójną klapę szczelinową skrzydła, fig. III - układ slotów i klap znanego skrzydła na dużych kątach natarcia, zaś fig. IV - układ tego samego skrzydła podczas normalnego poziomego lotu samolotu. Z kolei przedmiot wynalazku jest pokazany w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia skrzydło samolotu w podstawowym wykonaniu z pojedynczym wlotem, pojedynczym wylotem i z zamkniętą, ruchomą klapą, fig. 2 - to samo skrzydło z otwartą, ruchomą klapą, fig. 3 - skrzydło samolotu w wykonaniu z pojedynczym wlotem i potrójnym wylotem, zaś fig. 4 - skrzydło samolotu w wykonaniu z podwójnym wlotem i potrójnym wylotem.

Element aerodynamiczny o zmiennych właściwościach aerodynamicznych, według wynalazku w przykładach wykonania, jest w postaci skrzydła 1 nośnego samolotów, które posiada opływowy profil 2 przekroju poprzecznego, bardziej płaski po jednej stronie elementu aerodynamicznego oraz bardziej wypukłym po jego drugiej stronie.

Skrzydło w podstawowym wykonaniu posiada w swej wewnętrznej przestrzeni 3 jeden pojedynczy powietrzny kanał konfuzorowy 4 o zmniejszającym się, w kierunku przepływu strumienia 5 powietrza, przekroju poprzecznym. Wlot 6 kanału konfuzorowego 4 jest umieszczony za jego wylotem 7 względem normalnego kierunku lotu samolotu, to jest kierunku przeciwnego do kierunku przepływu zewnętrznych strug 8 powietrza opływającego skrzydło 1. Zatem wlot 6 kanału konfuzorowego 4 jest umieszczony dalej, a wylot 7 bliżej krawędzi natarcia elementu aerodynamicznego, w tym przypadku skrzydła 1. W kanale konfuzorowym 4 skrzydła 1 wlot 6 strumienia 5 powietrza jest poniżej jego wylotu 7 z kanału konfuzorowego 4, to znaczy wlot 6 jest po bardziej płaskiej stronie profilu skrzydła 1, zaś wylot po bardziej wypukłej stronie tego profilu. Inaczej mówiąc wlot 6 strumienia 5 powietrza jest po stronie profilu 2 o wyższym ciśnieniu strugi 8 powietrza opływającego skrzydło 1, zaś wylot 7 po stronie przeciwnej tego profilu 2, o niższym ciśnieniu, gdyż po stronie bardziej płaskiej skrzydła w czasie lotu samolotu wytwarzane jest wyższe ciśnienie aerodynamiczne, niż po przeciwnej, bardziej wypukłej, stronie skrzydła 1, co zresztą odnosi się także do profilu 2 płata dociskowego w samochodzie, przy czym taki płat jest skierowany, odwrotnie niż skrzydło samolotu, bardziej wypukłą stroną w kierunku do dołu. W kanale konfuzorowym 4 strumień 5 powietrza jest skierowany w znacznej części tego kanału konfuzorowego 4 w odwrotnym kierunku niż strugi 8 powietrza opływającego skrzydło 1. Na wlocie 6 kanału konfuzorowego 4 skrzydło 1 posiada ruchomą klapę 9, zawieszoną obrotowo i zamykającą ten wlot 6, przy czym wlot 6 kanału konfuzorowego 4 jest skierowany przeciwnie, zaś jego wylot 7 zgodnie, do kierunku przepływu strug 8 powietrza opływającego skrzydło 1.

W innym wykonaniu, pokazanym na fig. 3, skrzydło 1 z pojedynczym wlotem 6 i potrójnym wylotem 7, posiada trzy kanały konfuzorowe 4, które są scalone w jeden w swych częściach wlotowych i środkowych.

PL 229 546 Β1

W następnym wykonaniu, pokazanym na fig. 4, skrzydło 1 z podwójnym wlotem 6 i potrójnym wylotem 7, posiada trzy kanały konfuzorowe 4, które są scalone w jeden w swych częściach środkowych, a ten pojedynczy z kolei jest rozdzielony na dwa wloty 6.

Wynalazek znajduje zastosowanie zwłaszcza jako rodzaj skrzydła 1 (płata nośnego) samolotu pozwalając na znaczne zmniejszenie prędkości przyziemienia i startu samolotów. Inne zastosowanie pozwala na precyzyjne sterowanie płatem dociskowym i hamulcem aerodynamicznym w samochodach

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Element aerodynamiczny o zmiennych właściwościach aerodynamicznych, zwłaszcza w postaci skrzydła nośnego samolotów albo płata dociskowego samochodów, o opływowym profilu przekroju poprzecznego, bardziej płaskim po jednej stronie elementu aerodynamicznego oraz bardziej wypukłym po jego drugiej stronie, posiadający w swej wewnętrznej przestrzeni co najmniej jeden powietrzny kanał konfuzorowy o zmniejszającym się, w kierunku przepływu strumienia powietrza, przekroju poprzecznym, znamienny tym, że w wlot (6) kanału konfuzorowego (4) jest umieszczony za jego wylotem (7) względem normalnego kierunku ruchu elementu aerodynamicznego, to jest kierunku przeciwnego do kierunku przepływu zewnętrznych strug (8) powietrza opływającego ten element aerodynamiczny, a ponadto w kanale konfuzorowym (4) wlot (6) strumienia (5) powietrza jest po bardziej płaskiej stronie profilu (2) elementu aerodynamicznego, zaś wylot (7) z kanału konfuzorowego (4) po bardziej wypukłej stronie tego profilu (2), przy czym w kanale konfuzorowym (4) wlot (6) strumienia (5) powietrza jest po stronie profilu (2) elementu aerodynamicznego o wyższym ciśnieniu strugi (8) powietrza opływającego ten element aerodynamiczny, zaś wylot (7) z kanału konfuzorowego (4) po stronie przeciwnej tego profilu (2), a ponadto w kanale konfuzorowym (4) elementu aerodynamicznego strumień (5) powietrza jest skierowany w znacznej części kanału konfuzorowego (4) w odwrotnym kierunku niż strugi (8) powietrza opływającego element aerodynamiczny.
2. Element aerodynamiczny według zastrz. 1, znamienny tym, że na wlocie (6) swego kanału konfuzorowego (4) posiada ruchomą klapę (9), zamykającą ten wlot (6).
3. Element aerodynamiczny według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wlot (6) jego kanału konfuzorowego (4) jest skierowany przeciwnie, zaś jego wylot (7) zgodnie, do kierunku przepływu strug (8) powietrza opływającego element aerodynamiczny.
4. Element aerodynamiczny według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że posiada co najmniej dwa kanały konfuzorowe (4).
5. Element aerodynamiczny według zastrz. 4, znamienny tym, że jego kanały konfuzorowe (4) są scalone w jeden w swych częściach środkowych.