ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ "ТУРБОЛЕТ ГОРДИЕНКО Н.Н." Российский патент 2007 года по МПК B64C39/00 B64C29/00 

Изобретение относится к летательным аппаратам тяжелее воздуха и может быть использовано в вертолетостроении и самолетостроении.

Известны летательные аппараты-вертолеты, содержащие корпус-фюзеляж, в котором размещен грузопассажирский салон, по меньшей мере один двигатель и кинематически связанный с ним движитель, размещенный над фюзеляжем и выполненный в виде несущего винта с лопостями, вращающимися в горизонтальной плоскости для создания подъемной силы горизонтальной тяги, хвостовой винт и рули управления (например, Б.Н.Юрьев "Аэродинамический расчет вертолетов" Оборонгиз, Москва, 1956 г.) (1).

Недостатком этого решения является:

- низкий КПД винтового движителя, т.к. он разбрасывает воздушный поток в центробежном направлении и только часть его (примерно 20%) идет на создание подъемной силы.

- недостаточная надежность винта из-за существенной разницы линейных скоростей в различных его точках, что создает момент сил, действующий на излом лопасти,

- большие размеры лопастей винта, что увеличивает габариты вертолета и, как следствие, снижает его технологические возможности в полете и при посадке,

- снижение маневренности аппарата из-за размещения рулей управления сзади, т.е. вне зоны основного воздушного потока.

Известны летательные аппараты вертикального взлета, в которых движитель вертикальной тяги выполнен в виде вращающегося в горизонтальной плоскости колеса, также разбрасывающего воздух в центробежном направлении, при этом для создания горизонтальной тяги имеются дополнительные винтовые движители, размещенные по бокам фюзеляжа (например, пат. РФ №2198113, В64С 27/20, 2003 г.) (2).

Эта конструкция является более сложной и менее надежной в управлении, чем решение (1), а потому неприменимо для большой авиации и по сути не является аналогом предлагаемого изобретения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является решение (1), т.е. аппарат с движителем, обеспечивающим и подъемную силу, и горизонтальную тягу. Это решение принято за прототип.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции аппарата, повышение его надежности в эксплуатации за счет более надежной конструкции движителя, уменьшение габаритов аппарата за счет компактного движителя, увеличение вертикальной и горизонтальной тяги за счет повышения эффективности использования воздушного потока, т.е. повышение КПД движителя, а также улучшение маневренности аппарата и, как следствие, повышение его технологических возможностей.

Поставленная задача достигается тем, что в летательном аппарате, содержащем фюзеляж, двигатель и кинематически связанный с его выходным валом движитель для создания подъемной силы и горизонтальной тяги, с вращающимся в горизонтальной плоскости рабочим органом, рули управления, новым является то, что фюзеляж выполнен со сквозным вертикальным каналом, в котором на раме закреплены двигатель и рули управления, а движитель установлен над упомянутым каналом и выполнен в виде диска, на нижней поверхности которого смонтированы криволинейные воздухозаборные лопатки.

Новая совокупность признаков обеспечивает, во-первых, компактность аппарата, поскольку нет выступающих за габариты фюзеляжа элементов, что повышает его надежность и маневренность и, как следствие, повышает его технологические возможности, а именно обеспечивается возможность выполнения уникальных операций, например стыковку в воздухе двух аппаратов, посадку и взлет с ограниченных площадок, например в лесу, посадку на воду и т.п.

Предлагаемый движитель по принципу действия аналогичен турбине (отсюда название "Турболет"), т.к. он нагнетает воздух из атмосферы под действием центростремительных сил (в прототипе воздух разбрасывается под действием центробежных сил) и этот поток воздуха поступает в упомянутый вертикальный канал, который по сути является "аэродинамической трубой", что обеспечивает создание высокой тяги за счет, во-первых, свойств последней, а во-вторых, практически исключения рассеивания воздушного потока.

Размещение рулей управления в канале, т.е. в зоне постоянного мощного воздушного потока, обеспечивает повышение их эффективности, следовательно, маневренности аппарата.

Предлагаемая конструкция проста в изготовлении и эксплуатации.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

на фиг.1 дана схема предлагаемого аппарата, вид сбоку с частичным продольным разрезом,

на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1

Пример осуществления предлагаемого изобретения представляет из себя летательный аппарат, содержащий фюзеляж 1, выполненный, например, в форме тора, на внешней стороне которого по всему периметру размещен грузопассажирский салон 2. В теле фюзеляжа выполнен сквозной вертикальный канал 3 (в "торе" он по центру, при другой конструкции фюзеляжа может быть смещен от центра), в котором на раме 4 неподвижно закреплен двигатель 5, например роторный ДВС, и шарнирно - рули управления 6. Над каналом 3 установлен движитель 7, выполненный в виде верхнего диска 8 и нижнего кольца 9, между которыми закреплены криволинейные воздухозаборные лопатки 10. Диск 8 жестко закреплен на валу 11, кинематически связанном с выходным валом двигателя 5. На верхней поверхности диска 8 и валу 11 установлены ребра жесткости 12, на которых по периферии диска 8 закреплен дугообразный козырек 13.

Летательный аппарат может иметь более одного движителя 7 и соответственно канала 3, при этом двигатель 5 может быть один, кинематически связанный со всеми движителями, а может быть их несколько, в т.ч. и при одном движителе. Для обеспечения безопасности полета двигателей должно быть не менее двух.

Летательный аппарат работает следующим образом.

Для вертикального подъема аппарата запускают двигатель 5, при этом начинает вращаться движитель 7. Посредством воздухозаборных лопаток 10 и дополнительно козырька 13 атмосферный воздух нагнетается от периферии к центру движителя и поступает в канал 3, т.е. в "аэродинамическую трубу", где создается повышенное давление, одновременно над диском 8 за счет вращения ребер 12 образуется разрежение, в результате чего создается мощная подъемная сила.

Горизонтальное перемещение и повороты аппарата осуществляют путем изменения положения управляющих рулей, в результате чего изменяется направление и величина составляющих вектора сил, в соответствии с чем и происходит заданное движение.

Для спуска аппарата сбрасывают обороты двигателя и, соответственно, движителя, в результате чего снижается (до нуля) интенсивность воздушного потока.

Предлагаемый "Турболет" является принципиально новым решением, не имеющим аналогов в авиационной технике.

Изобретение относится к авиации. Летательный аппарат содержит фюзеляж, движитель, вращающийся в горизонтальной плоскости для создания подъемной силы и горизонтальной тяги, двигатель для привода движителя, рули управления. Фюзеляж снабжен сквозным вертикальным каналом, в котором на раме закреплены рули управления, а над каналом установлен движитель, выполненный в виде верхнего диска и нижнего кольца, между которыми закреплены криволинейные воздухозаборные лопатки. Верхний диск движителя жестко закреплен на валу, кинематически связанном с выходным валом двигателя. На верхней поверхности диска установлены ребра жесткости, на которых по периферии закреплен дугообразный козырек. Техническим результатом заявленного изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности при эксплуатации. 2 ил.

Летательный аппарат, содержащий фюзеляж, движитель, вращающийся в горизонтальной плоскости для создания подъемной силы и горизонтальной тяги, двигатель для привода движителя, рули управления, отличающийся тем, что фюзеляж снабжен сквозным вертикальным каналом, в котором на раме закреплены рули управления, а над каналом установлен движитель, выполненный в виде верхнего диска и нижнего кольца, между которыми закреплены криволинейные воздухозаборные лопатки, при этом верхний диск движителя жестко закреплен на валу, кинематически связанном с выходным валом двигателя, на верхней поверхности диска установлены ребра жесткости, на которых по периферии закреплен дугообразный козырек.