ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ Российский патент 1995 года по МПК B64C39/00 

Изобретение относится к летательным аппаратам тяжелее воздуха и может быть использовано для боевого применения аналогичного назначения, что и вертолет, когда выполнение полетного задания связано с преодолением оснащенной противовоздушной защиты. Изобретение может быть также использовано при различных технологических операциях по доставке грузов в местности с неустойчивой летной обстановкой, например в горах при резких и непредсказуемых изменениях восходящих потоков воздуха вблизи горного массива, когда требуется повышенная маневренность летательного аппарата.

Известен летательный аппарат, содержащий кабину с посадочно-опорным механизмом, двигатель с взаимодействующими с воздушной средой лопастями и устройство управления летательным аппаратом (патент США N 2408649, кл. В 64 С 33/02, 1946).

Недостатками этого летательного аппарата являются:
длительное время выполнения маневра, что недопустимо, например, в горах, когда летательный аппарат бросает восходящим потоком, который изменяется как по направлению, так и по силе, а также при преодолении воздушной обороны;
неблагоприятное воздействие усилия на лопасть: подъемная сила небольшая на ее оконечностях, а напряжение наибольшее у основания лопасти, так как нагружение консольное;
сравнительно низкий КПД получения подъемной силы, которая приобретается разворотом лопасти;
сложность и инерционность управления, которые объясняются размещением распределенной массы на расстояниях, значительно превышающих размеры кабины.

Задачей изобретения является повышение маневренности летательного аппарата, т. е. его отклонения (заданного) к длине пути, отнесенные ко времени осуществления отклонения (при одинаковой линейной скорости); повышение КПД путем снижения мощности для получения одинаковой подъемной силы; создание условий для более благоприятного воздействия нагрузки при эксплуатации летательного аппарата и, следовательно, снижение металлоемкости.

Это достигается тем, что в летательном аппарате, содержащем кабину с посадочно-опорным механизмом, двигатель с взаимодействующими с воздушной средой лопастями и устройство управления, лопасти закреплены на осях, установленных с возможностью поворота в опорах на их краях, при этом опоры закреплены на радиальных стойках соединенного с двигателем центрального вала, а устройство управления выполнено в виде поворотного по углу и установленного соосно центральному валу копира, на который опираются принудительно, например с помощью пружины, рычаги осей с лопастями, причем центральный вал расположен симметрично относительно кабины по ее боковым сторонам и размещен в горизонтальной плоскости. Центральный вал выполнен единым для обеих боковых сторон. Лопасти выполнены фигурными с уменьшением их поверхности к дальней от корпуса кабины опоре.

На фиг. 1 представлен летательный аппарат, вид сбоку; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1 для варианта выполнения вала подвижным в горизонтальной плоскости; на фиг. 3 то же, для варианта выполнения вала неподвижным; на фиг. 4 положение копира и направление тягового усилия от системы лопастей. Фиг. 2 и 3 являются разрезом А-А на фиг. 1 как для варианта выполнения летательного аппарата с одним двигателем, так и для варианта выполнения его с двумя двигателями (фиг. 1).

Летательный аппарат содержит кабину 1 с посадочно-опорным механизмом 2 (показаны только выходы механизма колеса) и лопастями 3, закрепленными на осях 4 с рычагами 5, которые пружиной 6 прижимаются к копиру 7. Ось 4 установлена подвижно в угловом направлении в опорах 8 на радиальных стойках 9, которые закреплены на центральном валу 10. Соосно валу 10 или на нем установлен копир 7. При варианте выполнения, который изображен на фиг. 2, копир размещен на валу 10; при варианте выполнения, который изображен на фиг. 3, копир 7 размещен на выступе 11 кабины 1. Во всех случаях копир 7 имеет механизм его поворота, который включает элемент 12 (12-1) и шестерню 13. Элемент 12-1 выполнен в виде сектора, а шестерня 13 соединена с рычагами управления. Эта кинематическая связь (не показана) может быть выполнена различным образом. Вал 10 проходит насквозь кабины 1 и опирается на подшипники 14 в прорези 15 или выступе 11. На валу 10 расположена коническая шестерня 16, которая находится в зацеплении с конической шестерней 17, расположенной на валу привода в виде двигателя 18. В варианте, показанном на фиг. 2, двигатель 18 размещен на поворотной платформе 19, а в варианте, показанном на фиг. 3 на дне кабины 1. Элементы двигателя 18 (топливный бак с насосом и арматурой, трубопроводы для подвода и отвода соответственно воздуха и отработанных газов, система охлаждения) не показаны, так как не являются предметом изобретения и их схема широко известна, как и варианты их крепления.

Принцип действия летательного аппарата следующий.

После включения двигателей 18 вращение передается через конические шестерни 17 и 16 на центральный вал 10 и он начинает вращаться. В начальном положении копир 7 расположен так, как показано на фиг. 4 (положение "1"). Это положение обеспечивает размещение лопастей 3, как показано на фиг. 1: лопасти занимают только два положения горизонтальное и вертикальное. Эти положения лопасти обеспечиваются профилем копира 7, причем переход из одного положения в другое должен быть с минимальным временем расположения в промежуточных положениях. Это легко обеспечивается при сходе с профиля копира 7 и должно быть минимальным для выхода на рабочий профиль копира 7. Поворот оси 4 с лопастью 3 обеспечивается скольжением конца рычага 5 по копиру 7 и силовым замыканием указанных элементов пружиной 6. После взлета летательный аппарат может изменять поворотом копира 7 направление тяговой силы, как показано на фиг. 4: положение "1" соответствует только подъемной силе, положение "2" соответствует только горизонтальной силе (поворот копира на 90^о), остальные положения копира перераспределяют составляющие вертикальной и горизонтальной составляющей. Положения "1" и "2" на фиг. 4 показаны в относительном взаимном перемещении, т. е. лопасти остаются в положении, которое указано на фиг 4, при этом поворачивается копир 7. Независимое перемещение копира 7 с каждой из сторон вала 10 позволяет производить практически любые маневрирования. Если вал 10 подвижен в горизонтальном направлении, как показано на фиг. 2, то возможно изменение положения корпуса в пространстве. Если имеются две одинаковые системы лопастей 3 со своими приводами, как показано на фиг. 1, то корпус кабины 1 может занять положение, почти перпендикулярное направлению движения.

Изобретение относится к летательным аппаратам тяжелее воздуха и может быть использовано для боевого применения аналогичного назначения, что и вертолет, когда выполнение полетного задания связано с преодолением хорошо оснащенной противовоздушной защиты. Изобретение также может быть использовано при различных технологических операциях по доставке грузов в местности с неустойчивой летной обстановкой, например в горах при резких и непредсказуемых изменениях восходящих потоков воздуха вблизи горного массива, когда требуется повышенная маневренность летательного аппарата. Летательный аппарат содержит кабину 1 с посадочно-опорным механизмом, двигатель с взаимодействующими с воздушной средой лопастями 3 и устройство управления. Лопасти 3 закреплены на осях 4, установленных с возможностью поворота в опорах 8 на их краях. Опоры 8 закреплены на радиальных стойках 9 соединенного с двигателем 18 центрального вала 10. Устройство управления выполнено в виде поворотного по углу и установленного соосно центральному валу 10 копира 7, на который опираются принудительно, например с помощью пружины 6, рычаги 5 осей 4 с лопастями 3. Центральный вал 10 расположен симметрично относительно кабины 1 по ее боковым сторонам, выполнен единым и размещен в горизонтальной плоскости. Лопасти 3 выполнены фигурными с уменьшением их поверхности к дальней от корпуса кабины 1 опоре 8. Изобретение позволяет повысить маневренность летательного аппарата, его КПД путем снижения мощности для получения одинаковой подъемной силы, создает условия для более благоприятного воздействия нагрузки при эксплуатации летательного аппарата и, следовательно, снижает металлоемкость. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ, содержащий кабину с посадочно-опорным механизмом, двигатель с взаимодействующими с воздушной средой лопастями и устройство управления, отличающийся тем, что лопасти закреплены на осях, установленных с возможностью поворота в опорах на их краях, при этом опоры закреплены на радиальных стойках соединенного с двигателем центрального вала, а устройство управления выполнено в виде поворотного по углу и установленного соосно с центральным валом копира, на который опираются принудительно, например, с помощью пружины рычаги осей с лопастями, причем центральный вал расположен симметрично относительно кабины по ее боковым сторонам и размещен в горизонтальной плоскости. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что центральный вал выполнен единым для обеих боковых сторон. 3. Аппарат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что что лопасти выполнены фигурными с уменьшением их поверхности к дальней от корпуса кабины опоре.