САМОЛЕТ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ - ДОРОЖНЫЙ Российский патент 1995 года по МПК B64C29/00 

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано при разработке личного транспортного воздушного средства, способного передвигаться по дорогам и водной поверхности.

Наиболее близким к изобретению является экипаж для передвижения по грунту, воде и воздуху, представляющий собой аппарат, перемещающийся по воздуху на воздушной подушке, формируемой воздушными струями проточных вентиляторов, расположенных вдоль боковой и задней стенок аппарата. Аппарат содержит маршевые и маховичные двигатели в виде маховика, вращающихся в воздушной среде с атмосферным давлением и создающих кратковременную вертикальную силу, позволяющую аппарату преодолевать препятствия заданной длины и высоты. Кроме того, аппарат имеет шасси автомобильного типа, общие трансмиссию и систему управления при передвижении по грунту, воде и воздуху.

Однако аппарат способен перемещаться в воздухе только над ровной поверхностью и преодолевать внезапно возникающие препятствия, так как маховик аппарата, вращающийся в воздушной среде, не может накопить такое количество энергии, которой было бы достаточно для длительного перемещения по воздуху без использования экранного эффекта поверхности земли. Кроме того, проточные вентиляторы имеют небольшие диметры, что требует дополнительной мощности двигателей.

Изобретение направлено на создание транспортного средства, обеспечивающего автономный безопасный полет на сверхнизких высотах с возможностью вертикального взлета и посадки на ограниченную площадку, в том числе на дорогу со встречным движением наземного транспорта, и способного перемещаться по дорогам и водной поверхности.

Предлагаемый самолет вертикального взлета и посадки дорожный содержит фюзеляж с установленными в нем подъемным винтом в кольце и супермаховиком, двигателями, шасси и тандемно расположенными крыльями с маршевым винтом на одном из них. Подъемный винт в кольце, супермаховик, двигатели, ведущие колеса, шасси и маршевый винт объединены единой трансмиссией. Кроме того, управляемые колеса шасси автомобильного типа соединены с системой управления самолетом, а крылья снабжены аэродинамическим не нагруженным механизмом синхронного складывания и раскладывания консолей крыльев в воздухе при вертикальном взлете и посадке. Консоли крыльев выполнены из двух частей, причем внешняя часть консоли установлена с возможностью поворота ее вокруг оси, расположенной под углом к плоскости внутренней части консоли, что позволяет складывать наружные части консолей вдоль фюзеляжа с одновременным их разворотом в плоскость, параллельную плоскости продольного сечения фюзеляжа. Деление консоли на две части поворотную и складывающуюся выполнено для размещения на поворотной (внутренней) части консоли механизма раскладывания внешней части консоли и для обеспечения поворота всего раскрытого крыла при управлении полетом для изменения установочного угла крыла, так как интегральные поверхности на крыле отсутствуют.

Предлагаемое решение значительно упрощает конструкцию крыла, увеличивает надежность механизма раскладывания крыла и системы управления полетом, обеспечивает сохранение центровки самолета в момент раскладывания (складывания) крыльев при вертикальном взлете и посадке. Кроме того, предложенная конструкция крыльев дает возможность создать летательный аппарат с габаритами, позволяющими передвижение его по дорогам как наземное транспортное средство.

Изобретение существенно отличается от прототипа тем, что для перемещения по воздуху вместо воздушной подушки, используемой в прототипе, применяются самолетные крылья, подъемный винт в кольце большого диаметра и маршевый винт. Это обеспечивает безопасность вертикального взлета и посадки, а также полета на малой высоте, так как при отказе двигателей возможен мгновенный переход на работу с использованием энергии, накопленной супермаховиком. При этом производится штатная вертикальная посадка с достаточным временем для выбора подходящей, не превышающей размеры самолета со сложенными крыльями площадки.

В предлагаемом самолете практически отсутствуют реактивный момент, поэтому нет необходимости устанавливать второй подъемный винт, компенсирующий реактивный момент от подъемного винта на обычных самолетах вертикального взлета и посадки.

Предлагаемый самолет способен производить автономный полет на предельно малых высотах, до 50 м, огибая рельеф местности, и не требует предварительного согласования маршрута и диспетчерского сопровождения, так как эти высоты современными летательными аппаратами практически не используются.

На фиг. 1 изображена компоновочная схема самолета вертикального взлета и посадки, способного передвигаться по дорогам; на фиг. 2 изображен самолет, вид сверху; на фиг. 3 самолет, вид спереди, в режиме горизонтального полета; на фиг. 4 то же, в режиме передвижения по дороге; на фиг. 5 самолет, вид сбоку, в режиме передвижения по дороге; на фиг. 6 изображена кинематическая схема объединенной трансмиссии самолета; на фиг. 7 представлены механизмы складывания и поворота консолей крыльев, в плане; на фиг. 8 изображено сечение А-А на фиг. 7; на фиг. 9 показан вид Б на фиг. 7 на узел подвески консоли переднего крыла; на фиг. 10 вид В на фиг. 7 на узел подвески консоли заднего крыла.

Самолет вертикального взлета и посадки дорожный содержит фюзеляж 1, центральная часть которого выполнена в виде кольцевого туннеля 2. В туннеле установлен подъемный воздушный винт 3, лопасти которого управляются автоматом 4 перекоса. Самолет имеет тандемно расположенное переднее крыло 5, заднее крыло 6, двухкилевое вертикальное оперение 7, рули 8 направления, толкающий реверсивный воздушный винт 9, кабину 10, комбинированное управление 11 самолетом, управляющие аэродинамические поверхности 12, створки 13, шасси 14, двигатель 15, воздушную емкость 16, супермаховик 17. Трансмиссия самолета состоит из раздаточного редуктора 18, центрального редуктора 19, углового редуктора 20, вала 21 центрального редуктора, вала 22 углового редуктора и карданного вала 23 привода задних колес. Центральный редуктор закруглен на фюзеляже верхними силовыми балками 24 и нижними силовыми балками 25. Кабина имеет фонарь 26, кресло 27 пилота, кресло 28 пассажиров. Переднее крыло имеет складывающиеся консоли 29, заднее крыло имеет центроплан 30, складывающиеся консоли 31.

На самолете предусмотрены передний бампер 32, задний бампер 33, передние световые приборы 23, задние световые приборы 35, номерной государственный знак 36 наземного транспортного средства, выданный ГАИ при регистрации, ступенька 37, воздухозаборники 38, на фюзеляже нанесена ватерлиния 39.

В раздаточном редукторе имеются сцепление 40 двигателя, сцепление 41 воздушного винта, сцепление 42 привода ведущих колес шасси, сцепление 43 подъемного винта, обгонная муфта 44, коробка 45 передач, дифференциал 36.

В центральном редукторе имеются сцепление 47 подъемного винта, сцепление 48 отключения супермаховика, редуктор 49 привода супермаховика, вал 50 вращения супермаховика, гибкая опора 51, герметичный кожух 52, уплотнение 53 при вращающемся вале, уплотнение 54 при остановленном вале, подвижная часть вала 55, управление 56 перемещением подвижной части вала, вакуумный насос 57, управление 58 автоматом перекоса.

Механизм складывания и поворота консоли крыла имеет наклонную ось 58', вокруг которой происходит поворот внешней консоли во время складывания, ось 59, вокруг которой происходит вращение крыла для изменения угла атаки при управлении самолетом, поворотную внутреннюю нескладывающуюся консоль 60, складывающиеся консоли 29 и 31, обтекатель 61, хвостовик 62, опору 63, подшипник 64, рычаг 65 поворота, лонжерон 66 поворотной консоли, лонжерон 67 складывающейся консоли, силовой стыковочный узел 68 складывающейся консоли, силовой стыковочный узел 69 поворотной консоли, электромеханический привод 70 складывающейся консоли, поворотный рычаг 71, силовой упор 72.

В самолете, хранящемся в гараже со сложенными консолями 29 и 31 крыльев, производят следующие операции.

Выключают муфты сцеплений 40, 41, 42, 43, 47, 48, включают первую передачу в коробке 45 скоростей, запускают двигатель 15, включают муфты сцеплений 40, 42 двигателя и выезжают из гаража. Дальнейшее передвижение по дорогам производится по Правилам дорожного движения аналогично легковому автомобилю. При необходимости производят дозаправку горючим в АЗС общего пользования.

После выезда из зоны, в которой запрещены полеты, например из большого города, включают сцепление 43, 48, раскручивают супермаховик 17, последовательно переключая на высшие передачи коробку 45 скоростей, и открывают створки 13. По достижении супермаховиком 17 максимальных заданных оборотов выключают сцепление 40 двигателя, включают сцепление 47, раскручивают подъемный винт 3 и производят вертикальный взлет, используя только энергию, накопленную в супермаховике 17.

В процессе вертикального взлета, когда на консоли крыла нет подъемной силы, т. е. когда крыло аэродинамически не нагружено, при помощи электромеханического привода 70 производят синхронное раскрытие консолей 29 и 31 благодаря соответствующему наклону оси 58' поворота, консоль занимает рабочее положение и происходит соприкосновение рычага 71 с силовым упором 72, что автоматически исключает загрузку электромеханического привода 70 подъемной силой консоли крыла, и электрический привод в дальнейшем выполняет функцию зама от случайных перемещений консоли крыла вниз. Поперечное управление на режиме взлета и разгона производится подъемным винтом 3, управляемым автоматом 4 перекоса. Разворот производится при помощи аэродинамических поверхностей 12, которые находятся в потоке от подъемного винта 3. Компенсация не-большого реактивного момента, вызванного трением в подшипниках подвески супермаховика 17, производится также аэродинамическими поверхностями 12. Выключают сцепление 41, раскручивают маршевый воздушный винт 9 и переходят на режим разгона самолета.

По достижении скорости полета, когда подъемная сила крыльев уравновесит вес самолета, включают сцепление 40, отключают сцепления 43 и 48, при этом вал 55 перемещается управлением 56 до надежной герметизации кожуха 52 неподвижным уплотнением 54. Закрываются створки 13, и самолет при помощи двигателя 15 и воздушного винта 9 разгоняется до крейсерной скорости. Начинается горизонтальный полет, при этом супермаховик 17 продолжает вращаться в режиме выбега, а подъемный винт 3 останавливается.

Вакуумный насос 57, соединенный с валом центрального редуктора 19, удаляет воздух, просачивающийся через подвижное уплотнение 53 во время раскрутки супермаховика вертикального взлета и разгона самолета, и тем самым поддерживает требуемую герметичность в кожухе 52.

Поперечное управление самолетом производится изменением углов атаки крыльев за счет поворота их вокруг оси 59 при помощи поворотного рычага 65, связанного с системой управления самолетом. Путевое управление осуществляется вертикальными рулями 8. Режим торможения, вертикальной посадки и подготовка для движения самолета по земле или воде производятся в обратном порядке. Управление самолетом на всех режимах полета и при передвижении по земле и воде осуществляется комбинированным управлением 11.

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано при разработке личного воздушного транспортного средства, способного мобильно передвигаться по дорогам и водной поверхности. Изобретение направлено на создание транспортного средства, обеспечивающего автономный безопасный полет на сверхнизких высотах с возможностью вертикального взлета и посадки на ограниченную площадку, в том числе на дорогу со встречным движением наземного транспорта, и способного перемещаться по дорогам и водной поверхности. Сущность изобретения: самолет вертикального взлета и посадки содержит фюзеляж с установленным в нем подъемным винтом в кольце и супермаховиком, двигатели, шасси и крылья с маршевым винтом на одном из них. Причем подъемный винт в кольце, супермаховик, двигатели, ведущие колеса шасси и маршевый двигатель объединены общим приводом. Кроме того, управляемые колеса шасси автомобильного типа соединены с системой управления самолетом, а крылья снабжены аэродинамически ненагруженным механизмом синхронного складывания и раскладывания консолей крыльев в воздухе при вертикальном взлете и посадке. 10 ил.

САМОЛЕТ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ ДОРОЖНЫЙ, содержащий фюзеляж, шасси автомобильного типа, маршевый и маховичный, в виде супермаховика в вакуумированном кожухе, двигатели, воздушные винты, общую трансмиссию и единую систему управления, отличающийся тем, что он содержит установленные по схеме "Тандем" крылья, снабженные аэродинамически ненагруженным механизмом синхронного складывания и раскладывания консолей крыльев в воздухе при вертикальном взлете и посадке, при этом консоли крыльев выполнены из двух частей, причем внешняя часть консоли установлена с возможностью поворота вокруг оси, расположенной под углом к плоскости внутренней части консоли, в направлении к противоположному крылу и разворота ее в плоскость, параллельную плоскости продольного сечения фюзеляжа.