АППАРАТ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ Российский патент 2012 года по МПК B64C29/00 

Изобретение относится к транспортным средствам вертикального взлета и вертикальной посадки многоцелевого назначения, массового применения.

Известны аппараты, обеспечивающие вертикальный взлет и посадку, где реактивный двигатель вынесен за переднюю кромку крыла и имеет поворотный сопловый насадок щелевого типа, а также снабжен он сопловым направляющим аппаратом, направленным на обдув крыла (см., например, патент РФ №2406652, В64С 29/00, 10.09.2009).

Недостатком подобного типа аппаратов является низкая величина создаваемой подъемной силы, так как большая часть реактивной струи рассеивается в пространстве вокруг единственного крыла и при этом обдувается только малая его часть. Затем потери энергии двигателя продолжаются при горизонтальном полете на работу через щелевое сопло и направляющий аппарат.

Известен аналог, имеющий на реактивном двигателе щелевой воздухосборник, в полости которого расположено внутреннее крыло (см. патент РФ №2389653, В64С 29/00, 20.05.2010).

Этот признак аналога даже при действующей повышенной скорости движения воздушного потока относительно единственного крыла не может реализовать вертикальный взлет и посадку, а служит только средством для создания дополнительной подъемной силы аппарата.

Известен летательный аппарат, где подъемная сила создается воздействием реактивных струй направляемых соплами в стороны многоярусных крыльев, расположенных параллельно оси фюзеляжа на некотором расстоянии от него (см. заявку РФ №94022100/11, В64С 29/00, 27.06.1996).

Наличие многочисленных габаритных и энергетически затратных сопловых направляющих устройств делает подобные аппараты неэффективными.

Наиболее близким в качестве прототипа к предлагаемому изобретению может быть принят летательный аппарат, в котором, принудительно обдуваемые, аэродинамические поверхности размещены в воздухозаборных каналах, расположенных по периметру корпуса и радиально сходящихся в открытую вниз корытообразную полость (см. патент №2172705, В64С 29/00, 27.08.2001, Бюл. №24).

Недостатками прототипа является недостаточно полная отдача энергии до и за источником генерации потока воздуха, использование инжекции воздуха, снижающей скорость потока, а также использование части подъемной силы для последующего горизонтального полета.

Цель настоящего изобретения - улучшение скоростных характеристик аппарата и его энергетической эффективности.

Это достигается тем, что аэродинамические поверхности выполнены многоплановым крылом по типу решетки с сечением на большем участке в виде дужек окружности и множественно, не менее чем в двух местах, размещены в прямоугольных частях прямоточного воздуховода под положительным углом атаки относительно генерируемого вентилятором потока воздуха. При этом прямоугольные части воздуховода сопряжены раструбами с кольцевой под вентилятор.

Изобретение поясняется прилагаемым схематичным чертежом аппарата вертикального взлета и посадки.

Изображенный аппарат имеет прямоточный воздуховод с двумя прямоугольными частями - 1, 2 и кольцевой частью 3 под генератор воздушного потока в виде встречно вращающихся осевых вентиляторов 4. Прямоугольные части воздуховода сопряжены раструбами 5 и 6 с кольцевой. Руль направления 7 и закрылки 8 установлены позади воздуховода в исходящем потоке. Аэродинамические поверхности 9, 10, 11 выполнены многоплановым крылом по типу решеток с сечением на большем участке в виде дужек окружности и размещены в прямоугольных частях 1 и 2 воздуховода под положительным углом атаки относительно направления воздушного потока. Профиль каждого крыла выполнен криволинейным в виде дужек окружности для поддержания угла атаки относительно потока воздуха по всему сечению. Кабина 12 с размещенной в ней силовой установкой 13 и системой ручного - автоматического управления аппаратом 14 примыкает снизу к воздуховоду. Аппарат оснащен каким-либо датчиком позиционирования 15, который устанавливается в месте, соответствующем его функциональному назначению. Имеется оперение курсовой устойчивости 16.

Аппарат работает следующим образом. Вентиляторы 4, получая вращение от привода 13, создают разрежение в раструбе 6 и избыточное давление относительно окружающей атмосферы в раструбе 5. Происходит всасывание окружающего воздуха в часть 1 воздуховода, а через часть 2 его истечение со скоростью, определяемой скоростью вращения вентилятора 4. При этом принудительно созданный поток воздуха обтекает многоплановые крылья 9, 10, 11, создает подъемную силу F₁, F₂ и F₃, активную силу всасывания F_в, силу тяги Р вентиляторов 4, реактивную силу F_р исходящего потока воздуха.

Установив отработанное стартовое положение закрылков 8, которое создает необходимое прижимающее усилие от исходящего потока воздуха, и повышая число оборотов вентиляторов 4, поднять носовую часть аппарата до момента, пока результирующая сила воздействующих сил на него не совпадет с положением и величиной силы его тяжести G. Последнее, например, отсутствие сдвигающих и вертикальных сил, отразит датчик позиционирования 15. Увеличивая обороты вентилятора и соответственно подъемную силу, произвести вертикальный взлет. Возможен экстренный старт в нестесненной обстановке путем увеличения оборотов вентилятора 4 до максимальных и последующего перехода после отрыва от поверхности по резко всходящей траектории к вертикальному подъему варьированием положения закрылков 8 относительно исходящего потока воздуха.

Для перехода к горизонтальному полету достаточно выровнять закрылками 8 аппарат и за счет усилия всасывания F_в и реактивной силы F_р исходящего потока воздуха он будет перемещаться параллельно земной поверхности. Дополнительно для увеличения скорости полета за счет крена закрылками 8 аппарата в направлении движения использовать горизонтальную составляющую от подъемных сил F₁, F₂, F₃. Стабилизацию полета осуществит оперение курсовой устойчивости 16. Маневрирование по курсу производится поворотом руля направления 7 за счет отклонения направления исходящего потока воздуха.

Посадка аппарата вертикально начинается с подъема его носовой части с помощью закрылков 8 до прекращения горизонтального перемещения. Затем плавно уменьшаем обороты вентиляторов 4 и соответственно этому мягко производим посадку.

Все манипуляции по управлению производятся вручную или передаются функции системе автоматического управления аппаратом 14.

Предложенный аппарат вертикального взлета и посадки конструктивно прост и технологичен для изготовления на любых механических заводах, обладает повышенной весовой отдачей из-за множественного размещения по длине в используемом протяженном прямоточном воздуховоде аэродинамических решеток по типу многоплановых крыльев с сечениями в виде дужек окружности и принудительного обдувания их высокоскоростным потоком воздуха.

Приемлемая скорость аппарата, энергетическая эффективность подъемных устройств, возможность использования бензиновых малолитражных двигателей делает его пригодным для массового индивидуального транспортного средства.

Изобретение относится к авиации, в частности к транспортным средствам вертикального взлета и посадки. Летательный аппарат содержит генератор воздушного потока в виде встречно вращающихся вентиляторов, аэродинамические поверхности, кабину, силовую установку, системы управления и стабилизации. Аэродинамические поверхности представляют собой решетки многопланового крыла, установленные под положительным углом атаки относительно принудительно созданного воздушного потока. Прямоугольные части воздуховода соединены раструбами с кольцом, в котором расположены вентиляторы. В прямоугольной части воздуховода установлено не менее двух решеток многопланового крыла. Улучшаются скоростные характеристики и энергетическая эффективность летательного аппарата. 1 ил.

Аппарат вертикального взлета и посадки имеет генератор воздушного потока в виде встречно вращающихся осевых вентиляторов в кольце, которое сопрягается раструбами с прямоугольными частями воздуховода, а также имеет аэродинамические поверхности, кабину, силовую установку, системы управления и стабилизации полетом, отличающийся тем, что аэродинамические поверхности выполнены по типу решеток многоплановым крылом с сечением на большем участке в виде дужек окружности и множественно установлены под положительным углом атаки относительно направления принудительно созданного воздушного потока в прямоугольных частях прямоточного воздуховода, и не менее чем в двух местах по его длине.