ДИСКОВОЕ КРЫЛО ВЕРТОЛЕТА Российский патент 2007 года по МПК B64C39/00 

Изобретение предназначено для более эффективного использования дискового крыла вертолета. Объект - устройство. Аналог: дисковое крыло вертолета. Источник: Техника молодежи. 2005 г., №7, с.6-8, статья Ю.Сазонова.

В разработке Ю.Сазонова «при работе несущий винт вертолета создает струю воздуха, направленную на дисковое крыло-фюзеляж,... отрыв кольцевой струи от фюзеляжа (дискового крыла) происходит только в зоне максимального диаметра диска. Здесь струя направляется уже вертикально вниз на поверхность экрана».

В разработке Ю.Сазонова несущий винт вертолета не выходит за габариты дискового крыла, дискового крыла-фюзеляжа.

Для увеличения сметаемой поверхности несущие винты могут быть больше диаметра дискового крыла, дискового крыла вертолета, т.е. выходить за его габариты.

Сущность изобретения заключается в том, что наличие сквозного отверстия (сквозных отверстий) в дисковом крыле, в дисковом крыле-фюзеляже вертолета позволяет снизить потерю тяги при обдувке дискового крыла, дискового крыла-фюзеляжа вертолета работающим несущим винтом за счет уменьшения площади обдуваемой верхней поверхности указанного дискового крыла, уменьшения ее сопротивления вертикально направленному воздушному потоку и направления воздушного потока от работающего воздушного винта вниз под днище дискового крыла, дискового крыла-фюзеляжа вертолета через сквозное отверстие (отверстия) в корпусе данного крыла, которые (отверстия) выполнены прямыми или в виде реактивных сопел.

Указанное сквозное отверстие (отверстия) в дисковом крыле, дисковом крыле-фюзеляже вертолета может быть различных размеров и форм, например в виде сопла Лаваля, обеспечивающих наилучшие характеристики по приросту тяги по сравнению с дисковым крылом, дисковым крылом-фюзеляжем вертолета, не имеющим указанных отверстий.

Вертикальная тяга дискового крыла, дискового крыла-фюзеляжа вертолета со сквозными отверстиями создается не только за счет отрыва кольцевой струи от дискового крыла в зоне его максимального диаметра, как это имеет место в дисковом крыле, дисковом крыле-фюзеляже вертолета, не имеющим сквозного отверстия (отверстий), но от всей его нижней поверхности.

Причем само дисковое крыло, дисковое крыло-фюзеляж вертолета (со сквозным отверстием (отверстиями) в нижней части может быть выполнено не плоским, а иметь вогнутость или выпуклость, например, в виде эллипса.

Для увеличения сметаемой воздушным потоком от работающих несущих винтов поверхности экрана и увеличения тяги данные винты могут быть больше диаметра дискового крыла, дискового крыла-фюзелажа вертолета, т.е. выходить за их габариты.

Вертикально расположенное сквозное отверстие (отверстия) дискового крыла, дискового крыла-фюзеляжа вертолета, могут закрываться во время горизонтального полета и обеспечат вертолету гладкое скольжение по экрану (воздуху) - в ламинарном обтекании такого крыла встречным воздушным потоком.

Цель - достижение технического результата.

Описание. Дисковое крыло, дисковое крыло-фюзеляж вертолета имеет сквозное отверстие по середине в вертикальной плоскости дискового крыла (фиг.1. эл.1).

Данное крыло может иметь несколько симметрично расположенных сквозных отверстий вокруг центрального отверстия в его вертикальной плоскости (фиг.2, эл.1), причем возможен вариант отсутствия центрального отверстия и наличия сквозных отверстий вокруг центра дискового крыла, дискового крыла-фюзеляжа вертолета (фиг.3, эл.1).

Указанное сквозное вертикальное отверстие (отверстия) для усиления скорости воздушного потока может быть выполнено в форме сопла Лаваля (фиг.4, эл.1), причем оно (они) может располагаться расширяющейся частью вверх, а сужающейся вниз или, наоборот, для достижения наилучших показателей по приросту тяги.

Отверстие (отверстия) может быть различных размеров и форм для достижения наилучших показателей по приросту тяги.

Стенки дискового крыла (если оно полое), дискового крыла-фюзеляжа (которое также полое) вертолета в месте расположения всех отверстий как вертикальных, так и горизонтальных должны быть полностью герметичными и не пропускать внутрь воздух или воду при посадке вертолета на водные объекты.

Указанное сквозное вертикальное отверстие (отверстия) может быть открытым при взлете и посадке вертолета с дисковым крылом и закрываться при горизонтальном полете с целью достижения наибольших скоростей при горизонтальном полете.

Данные отверстия-сопла как вертикальные, так и горизонтальные могут иметь изменяемый вектор тяги за счет устройств, обеспечивающих их сужение-расширение.

Например, одним из таких устройств может быть устройство, аналогичное устройству затвора объектива фотоаппарата, обеспечивающее плавное и, когда это потребуется, резкое расширение или уменьшение диаметра отверстия по его симметрии.

Такое устройство должно обеспечить форсаж при взлете вертолета и плавную его посадку.

Нижняя поверхность дискового крыла, дискового крыла-фюзеляжа вертолета может быть не плоской. Она может быть выполнена в виде эллипсоида, вогнутого во внутрь крыла или наружу.

Нижняя поверхность дискового крыла, дискового крыла-фюзеляжа вертолета может иметь заканцовку-выступ по всей окружности.

Для уменьшения сопротивления воздушному потоку при горизонтальном полете, дисковое крыло, дисковое крыло-фюзеляж может иметь сквозное отверстие (отверстия) в его горизонтальной плоскости (фиг.5, эл.1). Наличие такого отверстия (отверстий) становится существенным при больших габаритах дискового крыла, дискового крыла-фюзеляжа вертолета.

За счет наличия сквозного отверстия (отверстий) в дисковом крыле, дисковом крыле-фюзеляже вертолета в его вертикальной плоскости происходит увеличение тяги при одинаковой мощности двигателей по сравнению с дисковым крылом, дисковым крылом-фюзеляжем вертолета без таковых отверстий.

То же самое происходит и из-за опоры на экран большей нижней поверхности дискового крыла, дискового крыла-фюзеляжа вертолета по сравнении с традиционными вертолетами.

При этом увеличиваются скороподъемность, вес топлива коммерческой нагрузки, дальность полета.

В связи с чем себестоимость пассажиро- и грузоперевозок на вертолетах с дисковым крылом, дисковым крылом-фюзеляжем, имеющим сквозное отверстие (отверстия) в дисковом крыле, может приблизиться к себестоимости таких перевозок самолетами при отсутствии затрат на строительство и эксплуатацию ВПП - взлетно-посадочных полос.

Дисковое крыло со сквозным отверстием (отверстиями) можно применять, дооснастив им эксплуатируемые традиционные вертолеты различных схем. Однако более предпочтителен вариант использования такого крыла в качестве фюзеляжа вертолета.

Такой вертолет будет незаменим в военно-морском флоте, т.к. при использовании традиционных вертолетов там всегда существует опасность задевания работающими винтами как несущими, так и рулевым палубных надстроек, поскольку несущие винты таких вертолетов выступают далеко за фюзеляж вертолета, если рулевой винт не убран в корпус хвостовой балки (при этом последняя схема более энергозатратна по сравнению с той, где рулевой винт открыт).

В вертолете с дисковым крылом, дисковым крылом в виде фюзеляжа размах винтов может быть ограничен диаметром дискового крыла, хотя возможен вариант, при котором несущий винт выходит за габариты дискового крыла, дискового крыла-фюзеляжа.

За счет чего возрастет площадь поверхности, ометаемой от работающего несущего винта, и, соответственно, повысятся тяга, скороподъемность, грузоподъемность, скорость вертолета, динамический и статический потолок.

Возможны и другие области применения вертолетов с дисковым крылом, дисковым крылом-фюзеляжем со сквозными отверстиями, например при спасательных операциях. Данный вариант может подлететь практически вплотную к окнам высотных зданий и забрать людей, терпящих бедствие.

Поскольку такой вертолет более безопасен в эксплуатации, чем традиционные вертолеты, то такой вертолет можно использовать в городах в качестве авиа-такси и т.д.

Изобретение относится к области авиации, в частности к использованию дискового крыла. В дисковом крыле вертолета выполнены сквозное горизонтальное отверстие или отверстия, стенки которых выполнены воздухо- и водонепроницаемыми, кроме того, они имеют возможность закрываться/открываться. Сквозное вертикальное отверстие или отверстия расположены симметрично вокруг центрального отверстия или вокруг центра дискового крыла при отсутствии центрального отверстия. Нижняя поверхность дискового крыла может быть плоской или принимать вид эллипсоида. Сквозное вертикальное отверстие или отверстия дискового крыла вертолета могут иметь вид в форме сопла Лаваля. Техническим результатом заявленного изобретения является эффективное использование дискового крыла вертолета. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Дисковое крыло вертолета, отличающееся тем, что в нем выполнены сквозное горизонтальное отверстие или отверстия, стенки которых выполнены воздухо- и водонепроницаемыми и при этом имеют возможность закрываться/открываться, сквозное вертикальное отверстие или отверстия, расположенные симметрично вокруг центрального отверстия или вокруг центра дискового крыла при отсутствии центрального отверстия, при этом нижняя поверхность дискового крыла может быть плоской или в виде эллипсоида.2. Дисковое крыло вертолета по п.1, отличающееся тем, что сквозное вертикальное отверстие или отверстия могут иметь вид в форме сопла Лаваля.