Устройство для управления обтеканием летательного аппарата

 

Полезная модель относится к авиационно-космической технике, а именно к звуковым, сверхзвуковым и гиперзвуковым летательным аппаратам. Сущность изобретения: С целью повышения эффективности управления обтеканием летательного аппарата, при движении ЛА с дозвуковой, со сверх- и гиперзвуковыми скоростями, на поверхности электропроводящих полос (2) из термостойкого тонкого слоя, например из графита, создается постоянный мощный управляемый поверхностный скин-эффект с максимальной объемной плотностью тока, который создает в пограничном слое изменение характеристик вязкости, вязкость пограничного слоя уменьшается, и кольцевые электрические проводники (2) создают периодическую импульсную ударную высоковольтную электромагнитную волну, которая отталкивает, сдувает атомы пограничного и около пограничного слоев от поверхности ЛА, тонкое радиопрозрачное покрытие (3) защищает электропроводящих полосы (1) и кольцевые электрические проводники (2) от внешних воздействий, например, от влаги.

Полезная модель относится к авиационно-космической технике, а именно к звуковым, сверхзвуковым и гиперзвуковым летательным аппаратам.

Известно устройство для управления обтеканием сверхзвуковым воздушным потоком летательного аппарата (ЛА) (патент RU 2268198 C1, МПК B64C 21/08, 20.01.2006), основанный на выпуске под давлением рабочего тела плотностью не менее 0,06 г/см3 при нормальных условиях через полую иглу в носовой части ЛА со скоростью, превышающей скорость полета ЛА, и формировании при вершине иглы аэродинамического конуса, касающегося пограничного слоя на головной части ЛА. Давление, под которым выпускают рабочее тело, создают с помощью газогенератора.

Недостатком известного технического решения является значительный расход выдуваемого рабочего тела.

Известно устройства управления обтеканием тел, снижения трения и теплопередачи в условиях поверхностного массообмена при вдуве легких газов в пограничный слой и его отсосе (Кутателадзе С.С., Леонтьев А.И. Турбулентный пограничный слой сжимаемого газа // Новосибирск: Изд-во АН СССР, 1962; Кутателадзе С.С., Леонтьев А.И. Тепломассоперенос, т. III, Госэнергоиздат, 1963 Лыков А.В. Тепломассообмен // Москва: "Энергия", 1972; Чжен П. Отрывные течения, т. III, Москва: Изд-во "Мир", 1973; Краснов Н.Ф., Захарченко В.Ф., Кошевой В.Н. Основы аэродинамического расчета. Трение и теплопередача. Управление обтеканием летательных аппаратов // Под ред. проф. Н.Ф. Краснова // М.: Высш. шк., 1984;).

Недостатком известных технологий являются дополнительные энергозатраты на организацию отсоса/выдува газа.

Известен электрогазодинамический способ уменьшения аэродинамического сопротивления, основанный на впрыске ионной струи в пограничный слой и электрогазодинамическом воздействии на ламинарно-турбулентный переход в пограничном слое (Ватажин А.Б., Грабовский В.И., Лихтер В.А., Шульгин В.И. Электрогазодинамические течения. М.: Наука, 1983; Курячий А.П. О затягивании перехода пограничного слоя электрогидро-динамическим методом // ПММ. т. 49. Вып. 1. 1985; Казаков А.В., Курячий А.П. Влияние электрогазодинамического воздействия на развитие малых возмущений в пограничном слое на тонком профиле // Изв. АН СССР. МЖГ 1, 1986).

Недостатком известного электрогазодинамического способа уменьшения аэродинамического сопротивления является отсутствие заметного уменьшения трения в турбулентном пограничном слое при сверх- и гиперзвуковых скоростях набегающего потока.

Известно устройство активного управления пограничным течением с помощью электроактивной полимерной мембраны, имеющей электроды и расположенной на подложке (международный патент WO 2006/040532 A1, опубликован. 20.04.2006 г.).

К недостаткам данного изобретения можно отнести ограничение частотного диапазона воздействия на поток и низкая эффективность управлением обтеканием.

Наиболее близким по своей технической сущности предлагаемому способу управления обтеканием беспилотного летательного аппарата является способ управления обтеканием сверхзвуковым воздушным потоком летательного аппарата (патент 2384465). Устройство воздействующее на пограничный слой, выполненное в виде высокочувствительных нано или микротрубок, расположенных на поверхности летательного аппарата, при этом воздействие на пограничный слой ведут в импульсно-периодическом тепловом режиме

К недостаткам данного устройства можно отнести сложное техническое устройство и низкая эффективность управлением обтеканием.

Техническим результатом, достигаемым изобретением является повышение эффективности управления обтеканием ЛА при звуковых, сверхзвуковых и гиперзвуковых режимах.

Для получения такого технического результата, в предлагаемом устройстве управления пограничным слоем на поверхности летательного аппарата, воздействие на пограничный слой осуществляется при помощи элементов, выполненными в виде токопроводящих полос, например, из термостойкого тонкого слоя графита, толщиной менее 0.1 мм и узкими кольцевыми электрическими проводниками, находящихся между корпусом летательного аппарата снизу и тонким защитным радиопрозрачным покрытием сверху. По токопроводящим графитовым тонким полосам подается переменный ток значением от 0.1 ампера, напряжением от 30 тысяч вольт до 1 миллиона вольт, с частотой от 10000 Гц до 6·1019 Гц, чем создается скин-эффект с максимальной объемной плотностью тока. На кольцевые электрические проводники в импульсном режиме периодически подается постоянный ток, от 0.1 ампера, и напряжением от 50000 вольт до 5 миллионов вольт. Значения электрических параметров зависят от скорости передвижения, физических условий в среде передвижения и размеров площади летательного аппарата.

Необходимый технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, достигается тем, что при воздействии на пограничный слой скин-эффектом с максимальной объемной плотностью тока и высоковольтным электромагнитным импульсным ударом от поверхности аппарата в окружающую среду, эффективно изменяются характеристики пограничного слоя, его вязкость и толщина значительно уменьшаются и приближаются к нулевым значениям.

Новизна данного технического решения заключается в том, что для повышения эффективности управления обтеканием ЛА при звуковых, сверхзвуковых и гиперзвуковых режимах полета вязкость и толщина пограничного слоя снижаются под воздействием скин-эффекта с максимальной объемной плотностью тока и ударного сдува слоя импульсными высоковольтными электромагнитными ударами.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведена схема устройства для управления обтеканием ЛА, на виде по А-А в разрезе показан состав устройства.

Устройство включает в себя термостойкие тонкие слои (1), например, из графита, кольцевые электрические проводники (2), тонкое радиопрозрачное покрытие (3).

Устройство работает следующим образом. При движении ЛА с дозвуковой, со сверх- и гиперзвуковыми скоростями, на поверхности полос (2) из термостойкого тонкого слоя, например из графита, создается постоянный мощный управляемый поверхностный скин-эффект с максимальной объемной плотностью тока, который создает в пограничном слое изменение характеристик вязкости, вязкость пограничного слоя уменьшается, и кольцевые электрические проводники (2) создают периодическую импульсную ударную высоковольтную электромагнитную волну, которая отталкивает, сдувает атомы пограничного и около пограничного слоев от поверхности ЛА, тонкое радиопрозрачное покрытие (3) защищает полосы (1) и кольцевые электрические проводники (2) от внешних воздействий, например, от влаги.

К числу преимуществ предлагаемого устройства, для управления ЛА необходимо отнести следующее:

- высокая эффективность управления пограничным слоем и обтеканием ЛА при дозвуковых, сверхзвуковых и гиперзвуковых режимах полета

- уменьшение трения в турбулентном пограничном слое при дозвуковых, сверх- и гиперзвуковых скоростях;

- отсутствие большого расхода выдуваемого рабочего тела и больших энергозатрат на организацию отсоса/выдува газа.

Источники информации.

Патент РФ 2415373, патент РФ 2225976, патент РФ 2384465, США 4516747, США 4516747, WO 2006/040532 A1, РФ 2243919, РФ 2002669, РФ 2173285, US 3261576, US 3713607, РФ 2096264, :2283794, патент RU 2268198, Кутателадзе С.С., Леонтьев Кутателадзе С.С., Леонтьев А.И. Тепломассоперенос, т. III, Госэнергоиздат, 1963; Лыков А.В. Тепломассообмен // Москва: "Энергия", 1972; Чжен П. Отрывные течения, т. III, Москва: Изд-во "Мир", 1973; Краснов Н.Ф., Захарченко В.Ф., Кошевой В.Н. Основы аэродинамического расчета. Трение и теплопередача; Управление обтеканием летательных аппаратов // Под ред. проф. Н.Ф. Краснова // М.: Высш. шк., 1984.; Ватажин А.Б., Грабовский В.И., Лихтер В.А., Шульгин В.И. Электрогазодинамические течения. М.: Наука, 1983; Курячий А.П. О затягивании перехода пограничного слоя электрогидро-динамическим методом // ПММ. т. 49. Вып. 1. 1985; Казаков А.В., Курячий А.П. Влияние электрогазодинамического воздействия на развитие малых возмущений в пограничном слое на тонком профиле // Изв. АН СССР. МЖГ 1, 1986).

Устройство для управления обтеканием поверхности летательного аппарата, состоящее из термостойких тонких электропроводящих полос, кольцевых электрических проводников, тонкого радиопрозрачного защитного покрытия, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности управления обтеканием летательного аппарата, на поверхности тонких термостойких электропроводящих полос создаётся скин-эффект с максимальной объёмной плотностью тока, который уменьшает вязкость пограничного слоя, и кольцевые электрические проводники создают импульсную ударную высоковольтную электромагнитную волну, которая отталкивает атомы пограничного слоя от поверхности летательного аппарата.



 

Похожие патенты:

Схема жидкостного плазмотрона с соплом относится к технике электрических разрядов в жидкостях, в частности к устройствам генерации плазменных потоков, и может быть использована в плазменных технологиях, атомизаторах вещества, плазмохимических реакторах.

Устройство для обработки металлических изделий (сварки и резки металлов), а также для выработки сверхмощного тепла и света. Плазмотрон характеризуется широкой областью применения - сварочные работы, плазменная резка и напыление, мартеновское производство, температурная детоксикация органических отходов, космическая промышленность, плазмохимия, плазменное бурение, плазменно-дуговая переплавка и другие области.

Плазменная обработка представляет собой воздействие на обрабатываемую поверхность или объект посредством плазмы высокой температуры. При этом, форма, структура и размер рабочего образца трансформируется. Плазменно-механическая обработка металлов проводится с использованием специализированных приборов - плазмотронов (дугового и высокочастотного типов) и позволяет напылять на поверхность разные покрытия, а также производить бурение горных пород, сварку, наплавку, плазменную резку металлических образцов и другие работы.

Плазменная обработка представляет собой воздействие на обрабатываемую поверхность или объект посредством плазмы высокой температуры. При этом, форма, структура и размер рабочего образца трансформируется. Плазменно-механическая обработка металлов проводится с использованием специализированных приборов - плазмотронов (дугового и высокочастотного типов) и позволяет напылять на поверхность разные покрытия, а также производить бурение горных пород, сварку, наплавку, плазменную резку металлических образцов и другие работы.

Устройство для обработки металлических изделий (сварки и резки металлов), а также для выработки сверхмощного тепла и света. Плазмотрон характеризуется широкой областью применения - сварочные работы, плазменная резка и напыление, мартеновское производство, температурная детоксикация органических отходов, космическая промышленность, плазмохимия, плазменное бурение, плазменно-дуговая переплавка и другие области.

Схема жидкостного плазмотрона с соплом относится к технике электрических разрядов в жидкостях, в частности к устройствам генерации плазменных потоков, и может быть использована в плазменных технологиях, атомизаторах вещества, плазмохимических реакторах.

Изобретение относится к устройствам нанесения покрытий плазменной наплавкой и может быть использовано при восстановлении деталей, а также нанесения упрочняющих покрытий

Изобретение относится к устройствам нанесения покрытий плазменной наплавкой и может быть использовано при восстановлении деталей, а также нанесения упрочняющих покрытий
Наверх