МАХОЛЕТ Российский патент 2008 года по МПК B64C33/00 

Изобретение относится к созданию летательных аппаратов с маховыми крыльями, приводимых в движение мускульной силой человека с использованием двигателя при взлете. Крылья и фюзеляж выполнены по форме двух парабол.

Известна лопасть воздушного винта [1], где задняя и передняя кромки образуются по формулам двух парабол:

У₁=К₁Х^1/2; У₂=2R₀+К₂Х^1/2.

Недостатком данной лопасти является малая рабочая площадь, что снижает подъемную силу.

Известен вертолет, содержащий фюзеляж с установленными на нем крыльями, несущий винт и хвостовое оперение, у которого фюзеляж выполнен в виде крыла [2].

Недостатком данной конструкции является отсутствие подъемной силы нижней части фюзеляжа, так как она линейна.

Известен летательный аппарат [3], производимый в движение мускульной силой человека, включающий фюзеляж, маховые крылья, привод механизма махового движения крыльев, хвостовой стабилизатор. Каждое крыло снабжено механизмом торможения потоком воздуха.

Недостатком конструкции является малая эффективность крыльев, мускульная сила человека недостаточная для взлета.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для повышения подъемной силы машущего крыла задняя и передняя кромки крыла образуются пересечением двух парабол:

У₁=К₁Х^1/2; У₂=К₂Х^1/2+2R₀;

(фиг.1), касающихся окружности радиусом R≥R₀, центр которой находится на расстоянии l≥2/3L, где L - проекция длины крыла на координату Х. Изначально задают следующие величины:

- угол атаки α≥7°;

- параметры L и l≥2/3L;

- радиусы R₀ и R.

Коэффициенты К₁ и К₂ рассчитываются по формулам:

где точки А и В - точки касания парабол У₁ и У₂ окружности радиусом R. Точка А находится пересечением линии угла атаки α≥7° с перпендикуляром, восстановленым из точки l≥2/3 L; точка В - конец перпендикуляра, отделенного от точки А окружности радиусом R.

Несущей частью машущего крыла является лонжерон, который формируется на передней кромке крыла и охватывает начало и конец крыла (фиг.1-2), изготавливается из композиционных материалов [4].

Для повышения подъемной силы нижняя и верхняя поверхности фюзеляжа проектируются по формулам двух парабол:

У₁=К₁Х^1/2; У₂=К₂Х^1/2+2R₀

(фиг.2-5), касающихся окружности радиусом R≥R₀, центр которой расположен на расстоянии l≥2/3 L, где L - проекция длины фюзеляжа на координату Х.

Коэффициенты К₁ и К₂ рассчитываются по формулам:

где точки А и В - точки касания парабол У₁ и У₂ с окружностью радиусом R. Точка А находится пересечением перпендикуляра, восстановленного из точки l≥2/3L, где L - проекция длины фюзеляжа на координату Х, с линией угла атаки α≥7°. Точка В - противоположная точка диаметра, отделенного от точки А на восстановленном перпендикуляре.

Изначально задаются величины:

- угол атаки α≥7°;

- радиусы R₀ и R;

- величины проекций L и l≥2/3L.

Определив коэффициенты К₁ и К₂, проводят параболы У₁ и У₂, это и будет фюзеляж махолета, его профиль. Основа фюзеляжа изготавливается из тонких стальных труб, где устанавливаются двигатель мощностью не более 2÷3 лошадиных сил (фиг.3-11), велосипедный привод на колесе и на маховик (фиг.4-6, 7). Корпус фюзеляжа обтягивается водоотталкивающим материалом (х/б, прорезиненным). Фюзеляж оборудуется хвостовым оперением (фиг.3-22).

Продольный профиль крыла образуется параболой: У₃=К₃Х^1/2, где К≥1, для уменьшения продольных колебаний (фиг.5). Конец крыла загнут на угол β≥60°, для направления центробежного потока для повышения подъемной силы (фиг.1, 3, 4, 5-3). К лонжерону крыла крепится плоские пружины, профилированные по параболе: У₁=К₁Х^1/2, где К₁≥1, которые установлены в карманы материала с водоотталкивающим покрытием (х/б, прорезиненный) (фиг.4а-17, 19).

На фиг.1-1 изображено крыло, имеющее лонжерон - 2, загиб конца крыла - 3, рычаг - 4. На фиг.2-5 изображен профиль фюзеляжа. На фиг.3 изображен общий вид махолета: фюзеляж - 5, крылья - 1, загиб крыла - 3, хвостовое оперенье - 22. На фиг.4 изображен привод махового движения, где 1 - крылья, 2 - лонжероны, 3 - загиб конца крыла, 4 - рычаги, 5 - фюзеляж, 6 - велосипедный привод, 7 - маховик, 8 - шарнир, 9 - штанги, 10 - качалки, 11 - двигатель, 12 - муфта, 13 - глухие петли, имеющие возможность поворота на своей оси для изменения угла атаки крыльев, 14 - пружина троса, 15 - клапаны, 16 - гармошка из материала, 17 - плоские пружины, 19 (фиг.4а) - карманы из материала, где размещаются плоские пружины - 17, 20 - переднее колесо, 21 - механизм управления.

РАБОТА МАХОЛЕТА

Крыло махолета, совершая маховое движение вверх, создает повышенное давление на верхней плоскости и разряжение на нижней плоскости (фиг.6А), и воздух устремляется вниз через открывшиеся клапаны и назад, создавая дополнительный импульс движения вперед. При взмахе крыла вниз создается повышенное давление на нижней и повышенное давление на верхней плоскости, клапаны закрываются (фиг.6В) и воздух устремляется назад за счет отставания задней кромки крыла, создавая основной импульс движения вперед и подъемную силу вверх. При определенном усилии махолет может одновременно набирать скорость и высоту.

На нижней кромке фюзеляжа при наборе скорости создается повышенное давление, на верхней кромке пониженное давление, создавая дополнительную подъемную силу.

Сравнительные испытания, проведенные на изготовленном макете крыла, показали, что подъемная сила возрастает более чем на 20% по сравнению с [3].

Испытания на макете фюзеляжа показали повышение подъемной силы до 10% по сравнению с [2].

Махолет при взлете набирает скорость более 10 м/сек (36 км/час), используя мускульную силу человека и двигателя, производит глубокие взмахи более ϕ≥45° от горизонтали со скоростью 2 взмаха в сек, имея вес до 140 кг, размах крыльев до 5 м, с общей рабочей площадью до 6 м², взлетает, используя экран земли. После взлета продолжает набирать скорость и высоту, используя розу ветров, махолет переходит на меньший угол взмаха ϕ≥30° от горизонтали с частотой взмахов до трех взмахов в сек и может управляться мускульной силой человека при полете, планировании и посадке.

Привод махового движения (фиг.4) работает следующим образом. При разгоне человек с помощью велосипедного привода 6 и двигателя 11, включенного через муфту 12 к маховику 7, который через шарнир 8 и штанги 9, качалки 10 приводит в колебательное движение рычаги 4, которые, опираясь на глухие петли 13, приводят в маховое движение крылья. При взмахе вверх клапаны 15 открываются, уменьшая сопротивление взмаху; задняя кромка крыла, растягивая пружины 14 и гармошку 16, создает отставание гибкого крыла, создавая дополнительный импульс движения вперед (фиг.6А). При опускании крыла вниз клапаны закрываются, а отставание задней кромки крыла дает возможность выхода воздуху назад, создавая одновременно импульс движения вперед и увеличение подъемной силы (фиг.6В). Переключение угла подъема крыла производится на маховике 7.

Источники информации.

1. Патент №2228882 от 20 мая 2004 г.

2. Патент №20895155 от 1997 г.

3. Патент №2178752.

4. Патент №1363699 от 6 февр. 1997 г.

Изобретение относится к летательным аппаратам с маховыми крыльями, приводимыми в движение мускульной силой человека. Махолет содержит фюзеляж (5), машущие крылья (1), механизм управления машущими крыльями, хвостовое оперение, органы управления, передние (20) и задние колеса. Нижняя и верхняя поверхности фюзеляжа образуются двумя параболами У₁=K₁X^1/2 и У₂=2R₀+К₂Х^1/2, касающимися окружности радиусом R≥R₀, центр которой расположен на расстоянии l≥2/3L, где L - проекция длины фюзеляжа на координату X, коэффициенты K₁ и К₂ рассчитываются по формулам и , где точки А и В - точки касания парабол У₁ и У₂ окружности радиусом R, точка А находится пересечением перпендикуляра, восстановленного из точки l≥2/3L, где L - проекция длины фюзеляжа на координату Х с линией угла атаки α≥7°, точка В - противоположная точка диаметра, отложенного от точки А на восстановленном перпендикуляре. Изобретение повышает подъемную силу машущего крыла. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Махолет, имеющий фюзеляж, машущие крылья, механизм управления машущими крыльями, хвостовое оперение, органы управления, передние и задние колеса, отличающийся тем, что для повышения подъемной силы нижняя и верхняя поверхности фюзеляжа образуются двумя параболами Y₁=K₁X^1/2 и Y₂=2R₀+K₂Х^1/2, касающимися окружности радиусом R≥R₀, центр которой расположен на расстоянии l≥2/3L, где L - проекция длины фюзеляжа на координату X, коэффициенты K₁ и K₂ рассчитываются по формулам и , где точки A и B - точки касания парабол Y₁ и Y₂ окружности радиусом R, точка A находится пересечением перпендикуляра, восстановленного из точки l≥2/3L, где L - проекция длины фюзеляжа на координату X, с линией угла атаки α≥7°, точка B - противоположная точка диаметра, отложенного от точки A на восстановленном перпендикуляре, при этом изначально задают следующие величины:

угол атаки α≥7°,

L - проекция длины крыла на координату X,

проекция l≥2/3L,

радиусы R₀ и R.

2. Махолет по п.1, отличающийся тем, что задняя и передняя кромки крыла образуются двумя параболами Y₁=K₁X^1/2, Y₂=-2R₀+K₂Х^1/2, касающимися окружности радиусом R≥R₀, центр которой находится на расстоянии l≥2/3L; коэффициенты K₁ и K₂ рассчитываются по формулам ; , где точки А и В - точки касания парабол Y₁ и Y₂ окружности радиусом R, точка А находится пересечением линии угла атаки α≥7° с перпендикуляром, восстановлены из точки l≥2/3L, точка В - конец перпендикуляра, отделенного от точки А окружности радиусом R, при этом изначально задают следующие величины:

угол атаки α≥7°,

L - проекция длины крыла на координату X,

проекция l≥2/3L,

радиусы R₀ и R,

конец крыла загнут на угол β≥60°; продольный профиль крыла образуется по параболе Y₃=K₃Х^1/2, где K₃≥1, для уменьшения продольных колебаний передняя и боковая кромки крыла изготавливаются из композиционных материалов в виде лонжерона, к передней кромке лонжерона крепится материал из водоотталкивающей ткани совместно с плоскими пружинами, образованными по форме параболы Y₁=K₁X^1/2, где K₁≥1, и совместно крепятся к тросу задней кромки крыла, при этом пружины вставлены в специальные карманы в материале, а снизу материала изготовлены клапаны, пропускающие воздух только вниз при взмахе крыла вверх, для уменьшения сопротивления.