ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ Российский патент 2000 года по МПК B64C27/10 

Изобретение относится к области авиации, к летательным аппаратам тяжелее воздуха.

Известен летательный аппарат, содержащий корпус, двигатель, первый и второй соосно расположенные роторы, предназначенные для вращения в противоположных направлениях, валы, на которых закреплены указанные роторы и заборник рабочего тела, в центральной части которого первый ротор закреплен на валу, связанном с указанным двигателем. (Патент США N 5152478, В 64 С 29/00, 1992 г.)
Недостатком данного технического решения является то, что тороидальная конструкция летательного аппарата (л.а.) и его сложная система управления направлены на преодоление проблем, исходящих от работы самих воздушных винтов, значительная часть ресурса подъемной силы которых расходуется на балансировку самого л.а., потому для транспортных целей, какой-либо грузоподъемности - ресурса не остается, в связи с чем эффективность данного л.а. ограничивается качеством беспилотного сборщика информации с какой-либо территории. Это решение принято за прототип.

Изобретение направлено на решение задачи устранения недостатков прототипа, расширение сферы применения и реализацию новых функций, выполнение которых невозможно для прототипа.

Техническим результатом от использования изобретения является высокая безопасность полетов за счет малого веса л.а. и потому возможности использования парашюта для посадки л.а. в случае необходимости, экономичности за счет сферических роторов, обеспечивающих многократное превышение подъемной силы по отношению к собственному весу л.а., простота конструкции, управления, возможность как взлета так и посадки на небольшую площадку, соизмеримую с самим л.а., а также возможность полетов и перемещения грузов в необычных условиях, например в лесу между деревьями, доставлять и забирать грузы и людей из грузового отсека летящего самолета в тех случаях, когда посадка самолета невозможна или невыгодна.

Указанный технический результат достигается за счет того, что роторы выполнены сферообразными и снабжены лопатками, которые закреплены на внутренней поверхности указанных роторов между внешней окружностью указанных роторов и заборником рабочего тела. За счет того, что л.а. снабжен экраном, который закреплен на корпусе и выполнен так, что указанные лопатки на внутренней поверхности второго ротора примыкают к наружной поверхности указанного экрана. Л.а. снабжен обтекателем и статорными лопатками, концы которых закреплены на периферийной части указанного обтекателя, а на внешней поверхности первого ротора выполнены лопатки, примыкающие к внутренней поверхности обтекателя. Результат достигается также за счет того, что л.а. снабжен чехлом для посадочного парашюта, который расположен на задней части указанного обтекателя с возможностью закрепления строп указанного парашюта по внешней окружности обтекателя. Указанный технический результат достигается также за счет того, что л.а. снабжен электродвигателем-генератором, элементы которого расположены на внутренней поверхности обтекателя и на указанных лопатках на внешней поверхности первого ротора, а также расположены на экране и примыкающих к нему лопатках второго ротора. Технический результат достигается тем, что л.а. снабжен радиатором охлаждения, который выполнен в указанном экране и сообщен с двигателем каналами в корпусу.

Заявленный л.а. отличается от прототипа тем, что указанные роторы выполнены сферообразными и снабжены лопатками, которые закреплены на внутренней поверхности второго ротора, примыкают к наружной поверхности указанного экрана. Тем, что он снабжен обтекателем и статорными лопатками, концы которых закреплены на периферийной части указанного обтекателя, а на внешней поверхности первого ротора выполнены лопатки, примыкающие к внутренней поверхности обтекателя. Тем, что он снабжен чехлом для посадочного парашюта, который расположен на задней части указанного обтекателя с возможностью закрепления строп указанного парашюта по внешней окружности обтекателя. Тем, что он снабжен электродвигателем-генератором, элементы которого расположены на внутренней поверхности обтекателя и на указанных лопатках на внешней поверхности первого ротора, а также расположены на экране и примыкающих к нему лопатках второго ротора. Тем, что он снабжен радиатором охлаждения, который выполнен в указанном экране и сообщен с двигателем каналами в корпусе.

Указанные роторы выполнены сферообразными и снабжены лопатками, которые закреплены на внутренней поверхности указанных роторов между внешней окружностью указанных роторов и заборником рабочего тела, позволяет закрутить находящийся между лопатками роторов газ и за счет центробежной силы образовать потоки от заборника к внешним окружностям роторов, а т.к. стремящиеся прямолинейно потоки вынуждены отклоняться внутренними сферообразными поверхностями обтекателя первого и второго роторов, то на всей площади этих поверхностей образовать давление выше атмосферного, а на всей площади внешних поверхностей первого и второго роторов и экрана - давление ниже атмосферного, т. к. центробежная сила отрывает потоки от этих поверхностей, что позволяет создавать подъемную силу, значительно больше той, какую может создавать крыло самолета той же площади или воздушный винт вертолета. Л.а. снабжен экраном, который закреплен на корпусе и выполнен так, что указанные лопатки на внутренней стороне второго ротора примыкают к наружной поверхности указанного экрана, позволяет получить дополнительную подъемную силу за счет давления ниже атмосферного на его внешней сферической поверхности, примыкающей к лопаткам второго ротора, обеспечить безопасность путем ограждения лопаток вращающегося ротора от доступа к ним, а также служить креплением для корпуса, радиатором для двигателя и для закрепления на нем обтекателя посредством статорных лопаток. Л. а. снабжен обтекателем и статорными лопатками, концы которых закреплены на периферийной части указанного экрана и на периферийной части указанного обтекателя, а на внешней поверхности первого ротора выполнены лопатки, примыкающие к внутренней поверхности обтекателя, позволяет устранить при помощи обтекателя влияние набегающего потока во время полета л. а. на внешнюю вращающуюся поверхность первого ротора, получить дополнительную подъемную силу, закрепить обтекатель на экране посредством статорных лопаток, связывающих периферийные части обтекателя и экрана и спрямляющих закрученные в разные стороны потоки первого и второго роторов, создавая тем самым дополнительную подъемную силу, к тому же концы статорных лопаток, выполненные подвижными, позволяют поворачивать л.а. вокруг оси роторов влево или вправо. Л.а. снабжен чехлом для посадочного парашюта, который расположен на задней части указанного обтекателя с возможностью закрепления строп указанного парашюта по внешней окружности обтекателя, позволяет обеспечить безопасность полетов за счет возможности использовать посадочный парашют в ситуации, когда, например, кончилось топливо, а л.а. летит на высоте нескольких метров, роторы вращаются по инерции, срабатывает парашют, при гашении горизонтальной скорости л.а. подымается вверх и при помощи ручки управления л. а. осуществляет управляемый спуск на удобное место. Л.а. снабжен электродвигателем-генератором, элементы которого расположены на внутренней поверхности обтекателя и на указанных лопатках на внешней поверхности первого ротора, а также расположены на экране и примыкающих к нему лопатках второго ротора, позволяет производить электроэнергию и использовать ее без реактивной отдачи на корпус л.а., как это было бы, если генератор и стартер находились бы на самом двигателе, а также иметь дополнительную возможность поворачивать корпус л.а. влево или вправо вокруг оси роторов. Л.а. снабжен радиатором охлаждения, который выполнен в указанном экране и сообщен с двигателем каналами в корпусе, позволяет использовать внешнюю поверхность экрана для интенсивного охлаждения двигателя потоком, а внутреннюю - для обогрева экипажа.

На чертеже изображен поперечный разрез л.а.

Л. а. содержит корпус 1, двигатель 2, сообщенный с роторами 3 и 4 посредством вала 5, жестко закрепленного в центре заборника 6 с ротором 3, который кинематически связан с ротором 4 через сателлитные шестерни 7, оси 8 которых связаны с корпусом 1. Внутренняя поверхность 9 ротора 3 расположена над внешней поверхностью 10 ротора 4 и содержит лопатки 13, примыкающие к внешней поверхности 14 экрана 15, закрепленного на корпусе 1 двигателя 2, с которым связан рычаг управления 16 л.а. Полезная нагрузка 17 закреплена на подвесе 18 и шарнире 19, через который проецируется ось 20 вращения роторов 3 и 4. Внешняя поверхность 21 ротора 3 снабжена лопатками 22, примыкающими к внутренней поверхности 23 обтекателя 24, закрепленного на статорных лопатках 25, а последние закреплены на экране 15. В задней части обтекателя 24, со стропами 26, расположен чехол с посадочным парашютом 27. На поверхности 23 обтекателя 24 и лопатках 22 выполнены элементы электродвигателя-генератора 28, а на экране 15 и примыкающих к нему лопатках 13 - элементы электродвигателя-генератора 29. Экран также содержит радиатор 30 охлаждения двигателя 2. Над заборником 6 выполнены заслонки 31 для равномерного распределения и регулировки входящего потока между лопатками 22, 11 и 13. На рычаге 16 управления л. а. расположена ручка 32 управления числом оборотов двигателя (газа), ручка 33 управления поворотом корпуса л.а. влево и вправо относительно оси 20 путем воздействия на подвижные концы статорных лопаток 25 (не показано) и ручка 34 управления заслонками 31 заборника рабочего тела 6.

Л.а. действует следующим образом: при подаче тока в элементы 28 и 29 электродвигателей-генераторов и вращении роторов 3 и 4 двигатель 2 запускается, газ, находящийся между роторными лопатками 11, 13 и 22 в результате действия на него центробежной силы устремляется к окружностям роторов 3 и 4 и образует потоки, поступающие из заборника 6 через заслонки 31, а так как потоки в роторах стремятся прямолинейно, но отклоняются внутренними поверхностями 9, 12, и 23, то образуют давление на этих поверхностях выше атмосферного, а от внешних поверхностей 10, 14 и 21 потоки отрываются и образуют давление ниже атмосферного. Таким образом все площади поверхностей 9, 12, 23, 10, 14 и 21 образуют подъемную силу, которая также в значительной мере повышается за счет статорных лопаток 25, преобразующих два закрученных в разные стороны потока в один, противоположный направлению подъемной силы. При помощи ручки 32 на рычаге управления 16 устанавливаются обороты двигателя 2, соответствующие взлетному весу л.а., который при этом отрывается от земли и при помощи ручки 33, воздействующей на подвижные концы статорных лопаток 25, л. а. поворачивается в нужном направлении, в котором он начинает двигаться при перемещении рычага 16 на себя, и начинает тормозить при перемещении рычага 16 от себя. При снижении оборотов двигателя - опускаться, перед касанием земли заслонки 31 могут открываться полностью, при этом возрастает подъемная сила без увеличения оборотов двигателя, что смягчает посадку.

Изобретение относится к области воздушного транспорта, не требует взлетно-посадочных полос. Аппарат содержит корпус 1 и двигатель 2, сообщенные со сферороторами 3 и 4 посредством вала 5, закрепленного в центре заборника 6 с ротором 3 и сателлитными шестернями 7 на осях 8, закрепленных на корпусе 1. Поверхность 9 ротора 3 расположена над внешней поверхностью 10 ротора 4 и содержит лопатки 13, примыкающие к поверхности 14 экрана 15, который связан с корпусом 1 и рычагом 16 управления аппаратом. Полезную нагрузку закрепляют на подвесе 18, установленном в шарнире 19, расположенном на геометрической оси 20. Поверхность 21 ротора 3 снабжена лопатками 22, примыкающими к поверхности 23 обтекателя 24, на котором закреплены статорные лопатки 25 и стропы 26 парашюта 27. Изобретение направлено на расширение сферы применения аппарата. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Летательный аппарат, содержащий корпус, двигатель, первый и второй соосные роторы, предназначенные для вращения в противоположных направлениях, валы, на которых закреплены указанные роторы, и заборник рабочего тела, в центральной части которого установлены валы, связанные с указанным двигателем, отличающийся тем, что указанные роторы выполнены сферообразными и снабжены лопатками, которые закреплены на внутренней поверхности указанных роторов между внешней окружностью указанных роторов и заборником рабочего тела. 2. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что он снабжен экраном, который закреплен на корпусе и выполнен так, что указанные лопатки на внутренней поверхности второго ротора примыкают к наружной поверхности указанного экрана. 3. Летательный аппарат по п.2, отличающийся тем, что он снабжен обтекателем и статорными лопатками, концы которых закреплены на периферийной части указанного обтекателя, а на внешней поверхности первого ротора выполнены лопатки, примыкающие к внутренней поверхности обтекателя. 4. Летательный аппарат по п.3, отличающийся тем, что он снабжен чехлом для посадочного парашюта, который расположен на задней части указанного обтекателя с возможностью закрепления строп указанного парашюта по внешней окружности обтекателя. 5. Летательный аппарат по пп.2 и 3, отличающийся тем, что он снабжен электродвигателем-генератором, элементы которого расположены на внутренней поверхности обтекателя и на указанных лопатках на внешней поверхности первого ротора, а также расположены на экране и примыкающих к нему лопатках второго ротора. 6. Летательный аппарат по пп.2 - 5, отличающийся тем, что он снабжен радиатором охлаждения, который выполнен в указанном экране и сообщен с двигателем каналами в корпусе.