ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ Российский патент 1999 года по МПК B64C27/20 B64C29/02 

Изобретение относится к летательным аппаратам индивидуального пользования с динамическим способом создания подъемной силы, вертикальным взлетом и посадкой и может быть использовано при постройке таких аппаратов.

Известны разнообразные индивидуальные летательные аппараты, общими признаками которых является корпус, движители, силовая установка, кабина пилота (или место для пилота) [1], [2], [3], [4].

Общим недостатком известных устройств является плохой обзор из кабины пилота нижней полусферы и отсутствие устройств, предотвращающих разрушение аппарата при задевании за препятствие, например за ствол дерева или каменный выступ.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является индивидуальный летательный аппарат, содержащий дискообразный корпус с кольцевым обтекателем, с силовой установкой и движителями, установленными в вертикальных шахтах корпуса, и кабиной пилота [5].

Основными недостатками известных устройств является отсутствие обзора из кабины нижней полусферы, особенно ухудшающегося с увеличением высоты полета, и отсутствие устройств, предотвращающих нарушение целостности конструкции и нарушение в связи с этим ее работоспособности при непреднамеренном или намеренном задевании за ствол дерева, столб, каменный выступ при выполнении, например, спасательных работ в лесу, горных ущельях, на линиях высоковольтных электропередач и т.п.

Задача изобретения заключается в том, чтобы создать летательный аппарат для выполнения поисковых и спасательных работ в условиях, когда природными объектами ухудшен обзор земной поверхности и когда велика возможность задевания корпусом аппарата за эти природные объекты, например, при выполнении поисковых и спасательных работ в горных ущельях, лесных массивах, а также для выполнения различных работ на линиях высоковольтных передач, высотных зданиях и различного рода высотных сооружениях.

Для достижения этого необходимо, чтобы аппарат обеспечивал пилоту обзор местности буквально "под ногами" и при случайном задевании препятствия корпусом не происходило даже частичного местного смятия его конструкции, которое может привести, например, к разрушению движителя или его приводных органов.

Кроме этого, должна быть обеспечена безопасность спасаемого, не обладающего зачастую ясным сознанием (тонущий, "висящий" на вершине скалы долгое время и т.п.), чтобы вращающиеся движители не могли привести к травмированию спасаемого.

Наряду с этими требованиями должна быть обеспечена большая грузоподъемность при минимальном весе аппарата и минимальной мощности силовой установки, должна быть обеспечена также возможность вертикального взлета и посадки и высокая маневренность.

Задача решается тем, что в индивидуальном летательном аппарате, содержащем дискообразный корпус с кольцевым обтекателем, силовую установку, движители, установленные в вертикальных шахтах корпуса, и кабину пилота, кольцевой обтекатель выполнен упругим и установлен с возможностью вращения относительно вертикальной оси аппарата, а кабина выполнена в виде отдельного модуля и установлена снизу корпуса.

При этом кольцевой обтекатель может быть выполнен в виде пневмотора; с возможностью соединения с валом силовой установки; выполнен в виде установленных один над другим пневмоторов, один из которых имеет вынос с одного борта корпуса, а второй с другого.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен аппарат в разрезе, на фиг. 2 - вид аппарата в плане, на фиг. 3 - разрез аппарата с двумя пневмоторами, вид спереди.

Индивидуальный летательный аппарат содержит (фиг. 1) корпус 1, в котором установлена силовая установка 2 с радиатором 3 жидкостного охлаждения, продуваемая воздухом, полость которого соединена каналом 4 с кабиной пилота, движители 5 в виде воздушных винтов (винтовентиляторов или воздушных турбин), которые установлены в вертикальных шахтах 6 корпуса и приводами соединены с валом силовой установки.

По наружному кольцевому контуру корпуса 1 установлен кольцевой упругий обтекатель 7, выполненный, например, в виде пневмотора, при этом может быть установлен второй пневмотор 8 (фиг. 2, 3), расположенный над первым.

Пневмотор 7 (фиг. 1) установлен на корпусе 1 в ориентирующем канале 9 посредством, например, катков (не показаны), позволяющих пневмотору 7 поворачиваться вокруг вертикальной оси.

В выходных (нижних) отверстиях шахт 6 движителей 5 установлены струйные рули 10, выполненные в виде поворотных лопаток, а входные (верхние) отверстия шахт 6 могут закрываться предохранительными защитными сетками 11.

Пневмотор 7 может свободно поворачиваться вокруг вертикальной оси аппарата или соединяться посредством приводного механизма (не показан) с валом силовой установки 2 для принудительного его вращения.

Приводной механизм обеспечивает вращение пневмотора 7 по часовой стрелке или против часовой стрелки.

На нижней поверхности корпуса 1 установлена кабина 12 пилота, выполненная в виде обтекаемого тела в вертикальном и горизонтальном направлениях.

На нижней части кабины 12 установлены упругие стойки 13 шасси с пневмоопорами 14.

Пневмоторы 7, 8 (фиг. 3) посредством приводных механизмов (не показаны) могут соединяться с валом силовой установки 2 для принудительного их вращения, причем пневмотор 7, имеющий вынос с левого борта, имеет вращение против часовой стрелки, а пневмотор 8, имеющий вынос с правого борта, - по часовой стрелке.

Кабина 12 имеет остекление 15 и 16 для обеспечения обзора нижней полусферы спереди и сзади.

Рукоятка 17 соединена со струйными рулями 10, а рукоятка 18 с дроссельной заслонкой силовой установки.

Работает аппарат следующим образом.

Для выполнения вертикального взлета необходимо запустить силовую установку 2, прогреть ее на оборотах малого газа и перемещением рукоятки 18 увеличить обороты силовой установки 2 и соответственно движителей 5 до такой величины, чтобы тяга, создаваемая движителями, превысила вес аппарата, при этом рукоятка 17 управления струйными рулями 10 должна быть установлена в нейтральном положении, что обеспечивает вертикальное положение лопаток струйных рулей 10.

После набора заданной высоты рукоятку 17 перемещают вперед, если необходимо обеспечить перемещение аппарата вперед, или назад, если необходимо обеспечить перемещение аппарата назад, или наклоняют вправо или влево, если требуется разворот аппарата вправо или влево соответственно.

Перемещение рукоятки 17 вперед приводит к отклонению поворотных лопаток струйных рулей 10 назад, при этом потоки воздуха от движителей 5 отклоняются назад, а аппарат перемещается вперед.

После набора заданной скорости рукоятку 18 устанавливают в такое положение, когда аппарат не изменяет высоту полета.

При перемещении рукоятки 17 назад или наклоне ее вправо или влево происходят процессы, описанные выше, и аппарат перемещается назад или поворачивается вправо или влево соответственно.

Для совершения посадки в заданном месте рукоятку 18 перемещают в направлении уменьшения оборотов силовой установки 2 и соответственно движителей 5, вес аппарата начинает превышать тягу движителей 5, аппарат снижается и совершает посадку.

Для предотвращения сноса аппарата при полете с боковым ветром соединяют пневмотор 7 с валом силовой установки 2.

При боковом ветре, например, справа пневмотор 7 должен вращаться против часовой стрелки при взгляде сверху.

При этом в соответствии с эффектом Магнуса на переднем конце пневмотора 7 направление вращения совпадает с направлением ветра и происходит уменьшение давления воздуха на пневмотор, на заднем конце пневмотора направление вращения противоположно направлению потока ветра и происходит повышение давления воздуха на пневмотор, т.е. на аппарат в целом действует дополнительная подталкивающая его вперед сила.

При ветре слева вращение пневмотора 7 осуществляют по часовой стрелке, происходят описанные выше процессы и также происходит подталкивание аппарата вперед.

В ситуации, когда аппарат перемещается в воздухе на небольшом удалении от поверхности земли в условиях, когда присутствует много препятствий, например стволов деревьев, происходят скользящие сталкивания деревьев, при этом, во-первых, пневмотор предохраняет от смятия металлических (композитных) конструкций и, во-вторых, он проворачивается вокруг вертикальной оси и резкого торможения и остановки аппарата не происходит.

Аналогичная ситуация может возникнуть и при выполнении, например, спасательных операций в узких горных ущельях или у отвесной скалы и т.п.

Когда на аппарате установлено два пневмотора 7 и 8 (или два тороподобных упругих элемента), то при прохождении между двумя близко расположенными препятствиями аппарат, задевая эти препятствия, продолжает устойчивый полет, т. к. пневмоторы имеют выносы с бортов, причем об одно препятствие касается один пневмотор, а о другое - второй, поворачиваясь в разные стороны, они не тормозят аппарат.

При полете в свободном пространстве пневмоторы могут быть соединены с валом силовой установки и в этом случае, вращаясь в разные стороны, они как бы разрезают встречный воздушный поток, расталкивая его в стороны, и уменьшают сопротивление среды движению корпуса 1 вперед.

Вращение движителей 5 осуществляется в разные стороны (показано на фиг. 2 стрелками), что компенсирует реакции от вращения движителей 5 на корпус 1 и вращения корпуса 1 вокруг своей оси не происходит.

Создание индивидуального летательного аппарата согласно заявляемому изобретению позволит получить ряд существенных преимуществ.

Расположение кабины пилота под корпусом с движителями позволит значительно улучшить обзор нижней полусферы по сравнению с известными устройствами подобного типа, причем хороший обзор обеспечивается независимо от высоты полета.

Выполнение кабины пилота в виде отдельного модуля и расположение ее под корпусом с движителями и силовой установкой при применении упругой подвески исключит передачу вибрации и шума от движителей и силовой установки на кабину, в результате чего повышается комфортность.

Увеличение высоты расположения корпуса с движителями над поверхностью земли уменьшит пылеобразование от воздушных потоков, создаваемых движителями, и улучшается устойчивость аппарата в полете.

Применение в качестве кольцевого обтекателя корпуса пневмотора (пневмоторов) обеспечит безаварийность аппарата при ударе о препятствие, причем подбором величины давления в пневмоторе обеспечивается безаварийность при столкновении при различных скоростях сталкивания.

Возможность беспрепятственного проворачивания пневмотора вокруг вертикальной оси позволит избежать резких торможений аппарата при скользящих боковых ударах о препятствие.

Принудительное вращение пневмотора (пневмоторов) обеспечит уменьшение сопротивления движению при боковом или встречном ветре.

Выполнение кабины пилота в виде отдельного модуля позволит обеспечить быстроразъемное ее соединение (разъединение) с корпусом движителей, что облегчает транспортировку аппарата к месту использования, и уменьшается потребный объем помещения для хранения аппарата.

Источники информации:
1. Журнал "Техника молодежи" N 8, 1963 г., стр. 14 - 15.

2. Журнал "Техника молодежи" N 6, 1956 г., стр. 23.

3. Журнал "Крылья родины", N 2, 1957 г., стр. 22, рис. 12.

4. Журнал "Техника молодежи" N 7, 1971 г., стр. 1.

5. Журнал "Юный техник" N 4, 1989 г., стр. 16 (прототип).

Аппарат содержит дискообразный корпус 1, который имеет вертикальные шахты 6 с воздушными винтами 5 и струйными рулями 10 и кабину 12 пилота. По контуру корпуса 1 установлен с возможностью вращения пневмотор 7. Тяга, создаваемая винтами 5, поднимает аппарат вверх, а струйные рули 10 обеспечивают управляемость по курсу (влево-вправо, вперед-назад). Пневмотор 7 предохраняет корпус 1 при столкновениях с препятствиями и, свободно вращаясь, не тормозит аппарат при контакте с препятствиями. Изобретение позволяет достичь высокой маневренности, повышенной грузоподъемности при малом собственном весе. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Индивидуальный летательный аппарат, содержащий дискообразный корпус с кольцевым обтекателем, силовую установку, движители, установленные в вертикальных шахтах корпуса, кабину пилота, отличающийся тем, что кольцевой обтекатель выполнен упругим и установлен с возможностью вращения относительно вертикальной оси аппарата, а кабина пилота выполнена в виде отдельного модуля и установлена снизу корпуса. 2. Индивидуальный летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что кольцевой обтекатель выполнен в виде пневмотора. 3. Индивидуальный летательный аппарат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что кольцевой обтекатель установлен с возможностью соединения с валом силовой установки. 4. Индивидуальный летательный аппарат по пп.1, 3, отличающийся тем, что кольцевой обтекатель выполнен в виде установленных один над другим пневмоторов, один из которых имеет вынос с одного борта корпуса, а второй - с другого.