САМОЛЕТ ПАВЛОВЫХ Российский патент 2002 года по МПК B64C27/18 

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к самолето- и вертолетостроению, и может быть использовано при создании преобразуемых летательных аппаратов (ЛА) для существенного увеличения скорости, грузоподъемности и уменьшения километрового расхода топлива в сравнении с вертолетами в несколько раз.

Известен самолет (Егер С.М., Мишин В.Ф., Лисейцев Н.К. и др. Проектирование самолетов. - М.: Машиностроение, 1983 - 616с.) - [1], требующий для взлета и посадки (ВиП) наличие горизонтальной скорости, а, следовательно, дорогостоящей взлетно-посадочной полосы, отсутствие которой при остановке двигателей чаще всего приводит к катастрофе.

Известен вертолет (Богданов Ю.С., Михеев Р.А., Скулков Д.Д. Конструкция вертолетов - М.: Машиностроение, 1990. - 272с.) - [2], ЛА способный осуществлять вертикальные ВиП, но имеющий малые скорости полета, ограниченную грузоподъемность и большой расход топлива на километр полета.

Прототипом предлагаемого изобретения может быть самолет вертикального взлета и посадки (Курочкин Ф.П. Проектирование и конструирование самолетов с вертикальным взлетом и посадкой. - М.: Машиностроение, 1977. - 224с.) - [3], конвертоплан Белл XV-15 ([3], стр. 107), на взлете и при посадке которого вводят в действие несущие винты вертолетного типа, а в горизонтальном полете эти винты поворачиваются для создания горизонтальной тяги и подъемная сила создается крылом.

Главными недостатками конвертоплана можно считать малую скорость в крейсерском полете из-за создания горизонтальной тяги большими несущими винтами, малую грузоподъемность из-за большого веса редукторов, трансмиссии, веса крыла, а также ограниченного диаметра несущих винтов.

Изобретение решает задачу создания скоростного и грузоподъемного самолета с вертикальным ВиП.

Это могут быть пассажирские и транспортные, супертяжелые и сверхлегкие, дозвуковые и сверхзвуковые, а также беспилотные ЛА, скоростные самолеты-спасатели экипажей кораблей и подводных лодок, имеющие возможность спасения ЛА в целом при отказе двигателей; космические аппараты типа "Буран" или "Шатл", крылатые ракеты, многоразовые ступени ракет, посадочные капсулы с космическими экипажами.

Возможность вертикального ВиП позволит реализовать концепцию безаэродромной авиации: отказаться от строительства дорогостоящих взлетно-посадочных полос, приблизить авиацию к городу и деревне, заниматься вахтовой эксплуатацией районов Сибири, крайнего Севера, Арктики и Океании, освоить новые технологии строительства, транспорта, спасения, исследования космического пространства и океана, дать новый импульс развитию цивилизации.

Поставленная задача достигается тем, что в самолете, имеющем крыло, несущий винт, фюзеляж, оперение, двигатели и систему управления, крыло, выполненное круглым в плане и вращающимся истекающим из его сопел на некотором радиусе газами, содержит выдвигающиеся из него на ВиП лопасти несущего винта, которые управляются автоматом перекоса, отклоняющим серворули, расположенные на концах лопастей. Двигатели вырабатывают газы для вращения крыла на ВиП и создают реактивную тягу в горизонтальном полете. Крыло при этом участвует в управлении по курсу на ВиП, которое в сторону вращения крыла осуществляется торможением крыла относительно оси, неподвижно укрепленной в фюзеляже, а в сторону обратную вращению - выдвижением интерцептора из фюзеляжа в сторону сопел истекающих из крыла газов. Крыло позволяет в горизонтальном полете управлять по-самолетному рулями направления и элевонами, расположенными на оперении.

Основной отличительной особенностью предлагаемого самолета является круглое вращающееся крыло, которое может быть выполнено в виде осесимметричного диска, расположенного над или под фюзеляжем, образуя высокоплан или низкоплан. Крыло может состоять из двух дисков, вращающихся в разные стороны, расположенных по аналогии с вертолетами по продольной, поперечной или соосной схеме, в которых диски могут располагаться над и под фюзеляжем. У сверхзвукового самолета диск может иметь чечевицеобразный или многоугольный профиль крыла.

Диск может иметь разрез параллельный диаметральной плоскости, разделяющей его на две части, одна из которых жестко соединена с конструкцией фюзеляжа, а другая имеет возможность вращения и содержит сопла и выдвигающиеся лопасти.

Самолет может иметь диск, разрезанный по двум плоскостям, параллельным диаметральной, выше и ниже ее, и только средняя часть, содержащая сопла и лопасти, вращается, а верхняя и нижняя жестко соединены между собой через ось и неподвижны относительно фюзеляжа и составляют с ним единую конструкцию. Неподвижная часть диска может представлять собой фюзеляж с укрепленными на нем оперением и двигателями, и размещенными в нем пассажирской кабиной и кабиной пилотов, а вращающаяся часть содержит сопла и выдвигающиеся лопасти. Такой самолет, похожий на самолет "летающее крыло" можно назвать "летающим диском".

На чертежах представлен один из вариантов реализации изобретения (применение двухкилевого оперения связано только с расположением двигателей).

Фиг.1 - профильная проекция самолета с выпущенными лопастями.

Фиг. 2 - вид в плане с вырывами на чертеже крыла, через которые видна хвостовая часть самолета и сопла для выдува из крыла газов.

Фиг.3 - фронтальная проекция самолета.

Самолет содержит крыло 1, лопасти 2, серворули 3, двигатели 4, сопла 5, фюзеляж 6, элевоны 7, рули 8, интерцептор 9, тормозную систему 10.

Крыло 1, из которого выдвигаются лопасти 2, управляемые автоматом перекоса, отклоняющим серворули 3, вращается газами, которые поступают в него от двигателей 4 и вытекают через сопла 5, обеспечивая вращение крыла 1. На фюзеляже 6 укреплено горизонтальное оперение с элевонами 7 и вертикальное оперение с рулями 8, а также интерцептор 9 и тормозная система 10.

Перед взлетом начинают работать двигатели 4, подавая газы под давлением в крыло 1. Истечение газов из сопел 5 крыла 1 заставляет его вращаться. Уменьшая трение в тормозной системе 10, летчик выпускает из крыла лопасти 2. Создавая общий шаг лопастей серворулями 3, летчик переводит самолет в режим висения. Серворулями 3 с помощью автомата перекоса создается положительный угол атаки крыла 1 и одновременно двигатели 4 создают горизонтальную тягу.

Начинается полет на малой скорости. Пока не эффективны рули направления 8 управление поворотом фюзеляжа 6 в сторону вращения крыла осуществляется увеличением момента трения между крылом и осью его вращения, неподвижно закрепленной в фюзеляже 6, с помощью тормозной системы 10, а поворот фюзеляжа 6 в сторону, обратную вращению крыла 1, создается выдвижением интерцептора 9 в зону выдува газов из сопел 5 крыла 1. Углы крена в это время создаются серворулями 3, управляющимися автоматом перекоса. Они изменяют по азимуту углы атаки лопастей 2.

С увеличением скорости полета подъемная сила крыла 1 растет, а лопасти 2 убираются в крыло 1 тормозной системой 10. Управление по крену и тангажу осуществляется элевонами 7, управление по курсу и гашение момента трения в соединении фюзеляжа 6 с крылом 1 - рулями 8. Если крыло 1 в полете не вращается, то управление рулями 8 и элевонами 7 ничем не отличается от известного самолетного.

При уменьшении скорости полета перед посадкой крыло 1 раскручивается и из него выдвигаются лопасти 2. Управление по крену и тангажу незаметно для летчика передается автомату перекоса, так как управление элевонами 7 и автоматом перекоса связаны и выполняются одними и теми же движениями штурвала управления. Аналогично связано с педалями управление рулями 8 и управление по курсу с помощью интерцептора 9 и тормозной системы 10.

После вертикальной посадки лопасти 2 убираются в крыло 1 с помощью тормозной системы 10. Полет закончен.

Крыло 1 может представлять собой осесимметричный диск, который для сверхзвуковых самолетов имеет чечевицеобразный или многоугольный профиль крыла.

Описанный выше тип самолета может представлять собой высокоплан или низкоплан, когда дисковое крыло 1 расположено соответственно над или под фюзеляжем 6.

Самолет может иметь два дисковых крыла, располагаемых по продольной, поперечной, или соосной схемам, похожим на соответствующие вертолеты, но летающие на предложенных выше принципах. В соосной и продольной схемах один диск может располагаются над, а другой - под фюзеляжем 6.

Самолет может иметь дисковое крыло 1, у которого диск разрезан на две части плоскостью, параллельной диаметральной плоскости. В этом случае одна часть может быть неподвижной и крепиться к конструкции фюзеляжа, а другая вращается относительно нее, представляя собственно крыло с выдвигающимися лопастями 2.

Самолет может иметь дисковое крыло, разрезанное двумя плоскостями, параллельными диаметральной плоскости, выше и ниже последней. Средняя часть вращается и из нее выпускаются лопасти, а верхняя и нижняя жестко соединены через ось и неподвижно связаны с конструкцией фюзеляжа.

Дисковое крыло 1, разрезанное параллельно диаметральной плоскости, может представлять собой самолет "летающий диск", у которого неподвижная часть - это фюзеляж с расположенными на нем оперением и двигателями, и размещенными в нем кабинами пассажиров и пилотов, а другая - собственно крыло, имеющее сопла и выдвигающиеся лопасти.

Сущность изобретения заключается в том, что предлагается самолет с вращающимся круглым крылом, из которого при взлете и посадке (ВиП) выдвигаются лопасти, образуя несущий винт. Двигатели на крейсерском режиме полета создают горизонтальную тягу, а на ВиП подают давление в газовые каналы крыла, вращение которого осуществляется истечением газов из сопел, расположенных на некотором расстоянии от центра крыла.

Управление по крену и тангажу на ВиП осуществляется серворулями, расположенными на концах лопастей и управляемыми автоматом перекоса. Гашение момента трения в подшипниках навески фюзеляжа и управление по курсу в направлении против вращения крыла на ВиП осуществляется интерцептором, выдвигаемым из фюзеляжа в зоне выдува газов соплами крыла, управление поворотом фюзеляжа по курсу в сторону вращения крыла - торможением крыла относительно оси, неподвижно укрепленной в конструкции фюзеляжа. В горизонтальном полете управление осуществляется по-самолетному - воздушными рулями и элевонами.

Таким образом, предлагается летательный аппарат, способный вертикально взлетать и садиться, перемещаться горизонтально с большой, в том числе и сверхзвуковой, скоростью, летательный аппарат с большой грузоподъемностью и малым расходом топлива.

Крыло описанного выше самолета может представлять собой осесимметричный диск, который для сверхзвукового полета должен иметь чечевицеобразный или многоугольный профиль крыла.

Самолет с диском, расположенными над фюзеляжем, представляет собой высокоплан, а под фюзеляжем - низкоплан.

Самолет может иметь 2 диска, вращающиеся в разные стороны и расположенные по аналогии с вертолетами по продольной, поперечной или соосной схеме, в которых диски могут быть расположены над и под фюзеляжем.

Самолет может иметь диск, разрезанный по плоскости, параллельной диаметральной плоскости, разделяющей его на две части, одна из которых жестко связана с конструкцией фюзеляжа, а другая, имеющая возможность вращения, содержит сопла и выдвигающиеся лопасти.

Самолет может иметь диск, разрезанный по двум плоскостям, параллельным диаметральной, выше и ниже ее, и только средняя часть, содержащая сопла и лопасти, имеет возможность вращения, а верхняя и нижняя, жестко соединенные через ось, неподвижно закреплены на фюзеляже.

Самолет может иметь неподвижную часть диска как самостоятельный агрегат - фюзеляж с расположенными на нем оперением, двигателями и размещенными в нем кабиной пилотов и пассажиров, а вращающаяся часть содержит сопла и убирающиеся лопасти. Такой аппарат можно назвать самолетом "летающий диск".

Изобретение относится к авиационной технике. Самолет выполнен с вращающимся круглым крылом 1, из которого на взлете и посадке (ВиП) выдвигаются лопасти 2, управляемые серворулями, образуя несущий винт, и с двигателями. На фюзеляже 6 укреплены горизонтальное оперение с элевонами и вертикальное оперение с рулями 8, а также интерцептор 9 и тормозная система 10. Изобретение направлено на расширение арсенала технических средств. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Самолет, имеющий крыло, несущий винт, фюзеляж, оперение, двигатели и систему управления, отличающийся тем, что крыло, выполненное круглым в плане и вращающимся истекающими из него через сопла на некотором радиусе газами, содержит выдвигающиеся из него на взлете и посадке лопасти несущего винта, управляемые серворулями от автомата перекоса, реактивные двигатели, создающие газы для вращения крыла на взлете и посадке и реактивную тягу в горизонтальном полете, при этом крыло участвует в управлении по курсу на взлете и посадке в сторону его вращения торможением крыла относительно оси, неподвижно укрепленной в конструкции самолета, а в сторону, обратную вращению - выдвижением интерцептора из конструкции фюзеляжа в сторону сопел истекающих из крыла газов и позволяет в горизонтальном полете управлять по-самолетному рулями направления и элевонами, расположенными на оперении. 2. Самолет по п. 1, отличающийся тем, что крыло представляет собой осесимметричный диск, который для сверхзвуковых самолетов имеет чечевицеобразные или многоугольные профили крыла. 3. Самолет по п. 2, отличающийся тем, что диск, превращающийся на взлете и посадке в несущий винт, расположен над или под фюзеляжем, образуя высокоплан или низкоплан. 4. Самолет по п. 2, отличающийся тем, что он имеет два диска с вращением в разные стороны, расположенные по продольной, поперечной или соосной схеме, в которых диски могут быть расположены над и под фюзеляжем. 5. Самолет по п. 2, отличающийся тем, что диск имеет разрез, параллельный диаметральной плоскости, разделяющий его на две части, одна из которых жестко соединена с конструкцией фюзеляжа, а другая, имеющая возможность вращения, содержит сопла и выдвигающиеся лопасти. 6. Самолет по п. 2, отличающийся тем, что его диск имеет два разреза, параллельных диаметральной плоскости, выше и ниже ее и только средняя часть имеет возможность вращения, а верхняя и нижняя, закрепленные на общей оси, жестко соединены с конструкцией фюзеляжа. 7. Самолет по п. 5 или 6, отличающийся тем, что неподвижная часть его диска представляет собой фюзеляж с укрепленными на нем двигателями и оперением, с располагающимися в нем грузами, кабинами пилотов и пассажиров, образуя вместе с подвижной частью самолет "летающий диск".