[go: up one dir, main page]

RU2820266C1 - Aircraft fuselage - Google Patents

Aircraft fuselage Download PDF

Info

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
Application number
RU2023130920A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Мурад Абрамович Брутян
Андрей Викторович Волков
Александр Владимирович Потапчик
Татьяна Николаевна Грачёва
Original Assignee
Федеральное автономное учреждение "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФАУ "ЦАГИ")
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное автономное учреждение "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФАУ "ЦАГИ") filed Critical Федеральное автономное учреждение "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФАУ "ЦАГИ")
Application granted granted Critical
Publication of RU2820266C1 publication Critical patent/RU2820266C1/en

Links

Abstract

FIELD: aviation.
SUBSTANCE: invention relates to aircraft engineering, particularly, to subsonic and supersonic passenger and transport aircraft fuselages. Aircraft fuselage comprises nose part, mid part conjugated with aircraft wing root part and aft part bent upwards relative to fuselage horizontal line and convex outer contours of cross-sections. At the same time the lower parts of outer contours of the aft cross-sections are made with a kink at the point of their intersection with the vertical plane of symmetry of the fuselage.
EFFECT: reduced inductive resistance of aircraft in cruising flight modes.
2 cl, 6 dwg

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)

1. Фюзеляж самолета, включающий 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, отличающийся тем, что нижние части внешних контуров поперечных сечений кормовой части выполнены с изломом в точке их пересечения с вертикальной плоскостью симметрии фюзеляжа.1. An aircraft fuselage, including a nose part, a middle part mating with the root part of the aircraft wing, and an aft part made with a bend upward relative to the construction horizontal of the fuselage, and convex outer contours of the cross sections, characterized in that the lower parts of the outer contours of the cross sections of the aft the parts are made with a break at the point of their intersection with the vertical plane of symmetry of the fuselage. 2. Фюзеляж самолета по п.1, отличающийся тем, что углы изломов нижних частей внешних контуров поперечных сечений кормовой части фюзеляжа с внутренней стороны контура выполнены в диапазоне от 180° до 30°.2. The aircraft fuselage according to claim 1, characterized in that the fracture 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°.
RU2023130920A 2023-11-27 Aircraft fuselage RU2820266C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2820266C1 true RU2820266C1 (en) 2024-05-31

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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