RU2820266C1 - Aircraft fuselage - Google Patents
Aircraft fuselage Download PDFInfo
- Publication number
- RU2820266C1 RU2820266C1 RU2023130920A RU2023130920A RU2820266C1 RU 2820266 C1 RU2820266 C1 RU 2820266C1 RU 2023130920 A RU2023130920 A RU 2023130920A RU 2023130920 A RU2023130920 A RU 2023130920A RU 2820266 C1 RU2820266 C1 RU 2820266C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuselage
- aircraft
- aft
- cross sections
- outer contours
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области авиационной техники, к фюзеляжам, преимущественно пассажирских и транспортных самолётов с дозвуковыми и сверхзвуковыми скоростями полета.The invention relates to the field of aviation technology, to fuselages, mainly of passenger and transport aircraft with subsonic and supersonic flight speeds.
Фюзеляж является одним из основных элементов самолета и предназначен для размещения перевозимых грузов, пассажиров и различного оборудования. В фюзеляже самолета могут также размещаться силовые установки и топливо для их работы. Фюзеляж не вносит существенного вклада в создание подъемной силы, но создает значительное сопротивление, до 50% от общего аэродинамического сопротивления самолета, см., например, [Кюхеман Д. Аэродинамическое проектирование самолетов. М.: Машиностроение, 1983]. The fuselage is one of the main elements of the aircraft and is designed to accommodate transported cargo, passengers and various equipment. The fuselage of the aircraft can also house power plants and fuel for their operation. The fuselage does not make a significant contribution to the creation of lift, but creates significant drag, up to 50% of the total aerodynamic drag of the aircraft, see, for example, [Küchemann D. Aerodynamic design of aircraft. M.: Mashinostroenie, 1983].
Для уменьшения сопротивления фюзеляжа ему придают хорошо обтекаемую форму, которая включает носовую часть 1, среднюю часть 2, сопрягающуюся с центропланом крыла 3, и кормовую часть 4 с выпуклыми внешними контурами поперечных сечений 5, см. фиг. 1. На большинстве пассажирских и транспортных самолётов кормовая часть фюзеляжа выполняется изогнутой вверх относительно строительной горизонтали с целью предотвращения касания кормовой части фюзеляжа взлетно-посадочной полосы на режимах взлета и посадки. Изгиб вверх кормовой части также используется для повышения эффективности хвостового оперения, устанавливаемого на кормовой части фюзеляжа, за счет его более высокого расположения, см. например, сборник [Jame’s. All the World’s Aircraft. Пассажирские самолеты марки Ту, Ил, Ан, Фирм Боинг, Аэрбас].To reduce the drag of the fuselage, it is given a well-streamlined shape, which includes a nose part 1, a middle part 2 mating with the wing center section 3, and a rear part 4 with convex external contours of cross sections 5, see Fig. 1. On most passenger and transport aircraft, the aft part of the fuselage is curved upward relative to the horizontal line in order to prevent the aft part of the fuselage from touching the runway during takeoff and landing modes. The upward curvature of the aft section is also used to improve the efficiency of the tail mounted on the aft fuselage by placing it higher, see for example [Jame's. All the World's Aircraft. Passenger aircraft of the Tu, Il, An, Boeing, Airbus brands].
За прототип выбран фюзеляж пассажирского самолета ТВРС-44, разрабатываемым Уральским заводом гражданской авиации (УЗГА) [журнал Взлет, 2021, №3-4, стр. 12-15]. The fuselage of the TVRS-44 passenger aircraft, developed by the Ural Civil Aviation Plant (UZGA) was chosen as the prototype [Vzlet magazine, 2021, No. 3-4, pp. 12-15].
Недостаток прототипа состоит в том, что изгиб вверх кормовой части фюзеляжа приводит к отклонению вверх линий тока 6, обтекающих изогнутую вверх кормовую часть фюзеляжа. Направление отклонения вверх линий тока 6, создаваемого изогнутой вверх кормовой частью, противоположно направлению отклонения вниз линий тока 7, создаваемого крылом самолета, см. фиг. 1. Взаимодействие отклоненных вверх линий тока 6, обтекающих изогнутую кормовую часть фюзеляжа с отклоненными вниз линиями тока 7, обтекающих крыло самолета, приводит к неравномерности 8 распределения скосов потока 9 за самолетом вдоль размаха крыла, см. фиг. 2. Создаваемая неравномерность (непостоянство) скосов потока вдоль размаха крыла за самолетом приводит к увеличению индуктивного сопротивления и уменьшению аэродинамического качества самолета на крейсерских режимах полета [Кюхеман Д. Аэродинамическое проектирование самолетов. М.: Машиностроение, 1983, стр. 76].The disadvantage of the prototype is that the upward bend of the aft fuselage leads to upward deflection of the current lines 6 flowing around the upwardly curved aft fuselage. The upward deflection direction of the current lines 6 created by the upwardly curved aft part is opposite to the downward deflection direction of the current lines 7 created by the aircraft wing, see FIG. 1. The interaction of upwardly deflected streamlines 6 flowing around the curved aft part of the fuselage with downwardly deflected streamlines 7 flowing around the aircraft wing leads to unevenness 8 in the distribution of flow bevels 9 behind the aircraft along the wing span, see Fig. 2. The created unevenness (inconsistency) of the flow bevels along the wing span behind the aircraft leads to an increase in induced drag and a decrease in the aerodynamic quality of the aircraft at cruising flight modes [Kücheman D. Aerodynamic design of aircraft. M.: Mechanical Engineering, 1983, p. 76].
Задачей и техническим результатом заявляемого изобретения является уменьшение индуктивного сопротивления самолета на крейсерских режимах полета.The objective and technical result of the claimed invention is to reduce the inductive drag of an aircraft during cruising flight conditions.
Решение задачи и технический результат, достигаются тем, что в фюзеляже самолета, включающим носовую часть, среднюю часть, сопрягаемую с корневой частью крыла самолета, и кормовую часть, выполненную с отгибом вверх относительно строительной горизонтали фюзеляжа, и выпуклыми внешними контурами поперечных сечений, нижние части внешних контуров поперечных сечений кормовой части выполнены с изломом в точке их пересечения с вертикальной плоскостью симметрии фюзеляжа. Углы изломов нижних частей внешних контуров поперечных сечений кормовой части фюзеляжа с внутренней стороны контура выполнены в диапазоне от 180° до 30°.The solution to the problem and the technical result are achieved by the fact that in the fuselage of the aircraft, including the nose part, the middle part mating with the root part of the aircraft wing, and the aft part, made with an upward bend relative to the construction horizontal of the fuselage, and convex external contours of the cross sections, the lower parts the external contours of the cross sections of the aft part are made with a break at the point of their intersection with the vertical plane of symmetry of the fuselage. The bend angles of the lower parts of the external contours of the cross sections of the aft fuselage on the inner side of the contour are made in the range from 180° to 30°.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что предлагаемое выполнение контуров поперечных сечений кормовой части фюзеляжа приводит к уменьшению отклонения вверх потока кормовой частью фюзеляжа, что, в свою очередь приводит к уменьшению неравномерности скосов потока за самолетом и, как следствие, к уменьшению аэродинамического (индуктивного) сопротивления и увеличению аэродинамического качества на крейсерских режимах полета. The essence of the claimed invention lies in the fact that the proposed implementation of the contours of the cross sections of the aft fuselage leads to a decrease in the upward deflection of the flow by the aft part of the fuselage, which, in turn, leads to a decrease in the unevenness of the flow bevels behind the aircraft and, as a consequence, to a decrease in the aerodynamic (inductive) resistance and increase in aerodynamic quality at cruising flight modes.
На фиг. 1 представлен фюзеляж-прототип, показаны линии тока, обтекающие его кормовую часть и линии тока за крылом самолета.In fig. Figure 1 shows the prototype fuselage, showing the streamlines flowing around its aft part and the streamlines behind the aircraft wing.
На фиг. 2 показано распределение скосов потока вдоль размаха крыла за самолетом с фюзеляжем-прототипом.In fig. Figure 2 shows the distribution of flow slopes along the wingspan behind an aircraft with a prototype fuselage.
На фиг. 3 представлен заявляемый фюзеляж, показаны линии тока, обтекающие его кормовую часть и линии тока за крылом самолета.In fig. Figure 3 shows the inventive fuselage, showing the streamlines flowing around its rear part and the streamlines behind the aircraft wing.
На фиг. 4 показано распределение скосов потока вдоль размаха крыла за самолетом с заявляемым фюзеляжем.In fig. Figure 4 shows the distribution of flow slopes along the wing span behind an aircraft with the proposed fuselage.
На фиг. 5 показана кормовая часть фюзеляжа модели пассажирского самолета ТВРС-44 и ее модификация в соответствии с заявляемым выполнением кормовой части фюзеляжа. In fig. Figure 5 shows the aft fuselage of the TVRS-44 passenger aircraft model and its modification in accordance with the claimed design of the aft fuselage.
На фиг. 6 приведено сравнение экспериментальных значений аэродинамического качества модели самолета ТВРС-44 с исходной и модифицированной кормовой частью фюзеляжа. In fig. Figure 6 shows a comparison of the experimental values of the aerodynamic quality of the TVRS-44 aircraft model with the original and modified aft fuselage.
Заявляемый фюзеляж самолета включает носовую часть 1, среднюю часть 2, сопрягаемую с корневой частью крыла 3 самолета, и кормовую часть 4, выполненную с отгибом вверх относительно строительной горизонтали фюзеляжа см. фиг. 3. Кормовая часть фюзеляжа выполнена с поперечными сечениями, имеющими выпуклые внешние контуры 10 с изломами 11 в точке пересечения нижней поверхности кормовой части с вертикальной плоскостью симметрии фюзеляжа, см. фиг. 3. Изломы внешних контуров поперечных сечений кормовой части фюзеляжа выполнены с углами 12 диапазоне от 180° до 30° с внутренней стороны контуров сечений, см. фиг. 3. The inventive aircraft fuselage includes a nose part 1, a middle part 2 mating with the root part of the aircraft wing 3, and a rear part 4, made with a bend upward relative to the horizontal fuselage (see Fig. 3. The aft part of the fuselage is made with cross sections having convex external contours 10 with kinks 11 at the point of intersection of the lower surface of the aft part with the vertical plane of symmetry of the fuselage, see Fig. 3. The breaks in the external contours of the cross sections of the aft fuselage are made with angles 12 in the range from 180° to 30° on the inside of the sectional contours, see Fig. 3.
Заявляемое изменение формы поперечного сечения кормовой части фюзеляжа позволяет уменьшить отклонение вверх потока и линий тока 13, обтекающих кормовую часть фюзеляжа, см. фиг. 3, что приводит к сближению направлений потоков за крылом 14 и фюзеляжем 13, уменьшению неравномерности 15 распределения скосов потока 16 вдоль размаха крыла за самолетом, см. фиг. 4 и, как следствие – уменьшению индуктивного сопротивления самолета и увеличению аэродинамического качества.The claimed change in the cross-sectional shape of the aft fuselage makes it possible to reduce the upward deflection of the flow and streamlines 13 flowing around the aft fuselage, see FIG. 3, which leads to a convergence of the flow directions behind the wing 14 and the fuselage 13, a decrease in the unevenness 15 of the distribution of flow bevels 16 along the wing span behind the aircraft, see FIG. 4 and, as a consequence, a reduction in the inductive drag of the aircraft and an increase in aerodynamic quality.
Для проверки эффективности заявляемого решения в ЦАГИ были проведены испытания в аэродинамической трубе модели легкого пассажирского самолета ТВРС-44 с исходной и заявляемой кормовой частью фюзеляжа. У исходного варианта модели поперечные сечения имели круглую форму, а заявляемая кормовая часть была выполнена с изломами в точке пересечения нижней поверхности кормовой части с вертикальной плоскостью симметрии фюзеляжа, см. фиг. 5. Результаты испытаний показали увеличение аэродинамического качества заявляемой модели по сравнению с исходной на ΔКmax = 0,4–0,5, см. фиг. 6.To test the effectiveness of the proposed solution, TsAGI carried out tests in a wind tunnel on a model of a light passenger aircraft TVRS-44 with the original and proposed aft fuselage. In the original version of the model, the cross sections had a round shape, and the inventive aft part was made with kinks at the point of intersection of the lower surface of the aft part with the vertical plane of symmetry of the fuselage, see Fig. 5. The test results showed an increase in the aerodynamic quality of the proposed model compared to the original one by ΔКmax = 0.4–0.5, see Fig. 6.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2820266C1 true RU2820266C1 (en) | 2024-05-31 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1839645A (en) * | 1929-11-24 | 1932-01-05 | Chagnkart Internat Aviat Corp | Airplane fuselage and method of constructing the same |
| US2006468A (en) * | 1931-10-16 | 1935-07-02 | Albin K Longren | Airplane fuselage |
| US2898059A (en) * | 1957-09-11 | 1959-08-04 | Richard T Whitcomb | Fuselage shaping to reduce the strength of the initial shock wave on lifting airplane wings |
| US4674712A (en) * | 1985-01-22 | 1987-06-23 | The Boeing Company | Double-lobe fuselage composite airplane |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1839645A (en) * | 1929-11-24 | 1932-01-05 | Chagnkart Internat Aviat Corp | Airplane fuselage and method of constructing the same |
| US2006468A (en) * | 1931-10-16 | 1935-07-02 | Albin K Longren | Airplane fuselage |
| US2898059A (en) * | 1957-09-11 | 1959-08-04 | Richard T Whitcomb | Fuselage shaping to reduce the strength of the initial shock wave on lifting airplane wings |
| US4674712A (en) * | 1985-01-22 | 1987-06-23 | The Boeing Company | Double-lobe fuselage composite airplane |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8186617B2 (en) | Aircraft having a lambda-box wing configuration | |
| US10864983B2 (en) | Rib arrangement in a wing tip device | |
| US10899447B2 (en) | Methods for improvements of the box wing aircraft concept and corresponding aircraft configuration | |
| US10384766B2 (en) | Aircraft wing roughness strip and method | |
| CN116186904B (en) | Mechanical overall aerodynamic layout method with lifting surface moving in fluid | |
| US5443230A (en) | Aircraft wing/nacelle combination | |
| CN109131833A (en) | A kind of high aspect ratio wing of high lift-rising | |
| US11718386B2 (en) | Cupola fairing for an aircraft and method for fabricating the same | |
| US6817571B2 (en) | Integrated aircraft windshields and associated methods | |
| Petrov | Aerodynamics of STOL airplanes with powered high-lift systems | |
| US20220242565A1 (en) | Methods for improvements of the closed wing aircraft concept and corresponding aircraft configurations | |
| RU2174483C2 (en) | Device for attenuation of vortex wake of high-lift wing (versions) | |
| RU2820266C1 (en) | Aircraft fuselage | |
| Nelson | Effects of wing planform on HSCT off-design aerodynamics | |
| US8936213B2 (en) | Engine pylon comprising a vortex generator, and method for the production thereof | |
| CN111003210A (en) | A replaceable mid-wing unmanned flight demonstration aircraft | |
| CN118419258A (en) | A supersonic low-sonic explosion lift force body layout aircraft | |
| CN112623186B (en) | Lift type static stable aircraft | |
| RU2274584C2 (en) | Tail section of aeroplane and method for reducing the air flow swirlings | |
| RU223474U1 (en) | Airplane integrated circuit | |
| RU2789425C1 (en) | Aircraft with a hybrid power plant | |
| RU2838700C1 (en) | Long-haul aircraft with hybrid power plant | |
| RU2776193C1 (en) | Supersonic aircraft | |
| CAPONE | A summary of experimental research on propulsive-lift concepts in the Langley 16-foot transonic tunnel | |
| RU2683404C1 (en) | Aircraft wing |