ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ Российский патент 2014 года по МПК B64C39/02 B64C27/18 

Изобретение относится в общем к созданию летательных аппаратов тяжелее воздуха. Более конкретно оно относится к летательным аппаратам с применением "эффекта Коанда." Аппарат может быть использован в различных отраслях, в частности в сельском хозяйстве для распыления на сельхоз угодия агрохимикатов (удобрений, пестицидов), для наблюдения за пожароопасными зонами и тушения возникающих пожаров и т.д.

Эффект Коанда - физическое явление, названное в честь обнаружевшего его румынского ученого Анри Коанда. Оно заключается в том, что струя жидкости или газа, вытекающая из сопла, стремится отклониться по направлению к стенке и прилипает к ней. При этом на стенке создается разрежение.

В сороковых годах прошлого века начались эксперименты с применением эффекта Коанда в создании летательных аппаратов. Обдувание крыла самолета реактивной струей от его двигателя или от компрессора увеличивали подъемную силу крыла.

В Советском Союзе этот эффект был использован, в частности, в конструкциях транспортных самолетов с укороченным взлетом и посадкой Ан-72 и Ан-74. Ближайшим к данному изобретению по своей технической сущности является беспилотный аппарат с вертикальным взлетом британской компании AESIR (www.http://membrana.ru particle/14158). Данный аппарат имеет форму диска (тарелки), в центре которого установлен вентилятор, подающий воздух через щели на верхнюю и боковую выпуклые поверхности аппарата, создавая на них разрежение и обеспечивая тем самым подъемную силу. Аппарат управляется дистанционно. Горизонтальная тяга обеспечивается раздельным регулированием потоков воздуха у разных секторов "тарелки", что позволяет ей наклоняться и менять курс.

Задачей настоящего изобретения является создание летательного аппарата преимущественно вертикального взлета с повышенной эффективностью (увеличенным соотношением полезного груза и веса аппарата).

Другой задачей настоящего изобретения является создание летательного аппарата, который в одном из вариантов выполнения не требовал бы установки каких-либо двигателей и механических приводов.

Решаются эти задачи настоящим изобретением благодаря созданию летательного аппарата, в котором эффект Коанда мультиплицируется за счет выполнения аппарата в виде диска, на поверхности которого расположены по кругу несколько лопастей, имеющих форму крыла. На каждой лопасти расположены щелевые диффузоры, соединенные с источником сжатого воздуха, выходящего из диффузора каждой лопасти, который, во-первых, прилипает к верхней поверхности крыла-лопасти, обеспечивая ему за счет эффекта Коанда подъемную силу, во-вторых, сходя с одной лопасти, набегает на следующую за ней, создавая тем самым дополнительную подъемную силу благодаря выполнению лопасти в форме крыла. Кроме того, эжектируемый из диффузоров воздух, благодаря расположению лопастей по кругу, приводит диск во вращение, что еще более увеличивает подъемную силу аппарата в целом.

В одном из вариантов осуществления изобретения, лопасти аппарата могут быть выполнены пустотелыми и подключены к источнику сжатого воздуха, а щелевые диффузоры выполнены в оболочках лопастей.

Перемещение аппарата в направлении, отличном от вертикального, в одном из вариантов осуществления изобретения может обеспечиваться подобно тому, как это сделано в вышеупомянутом аппарате AESIR-путем наклона тарелки по отношению к горизонту. Для этого одна или несколько лопастей могут быть оснащены дополнительным диффузором, соединенным с источником сжатого воздуха так, что подача воздуха в них происходит не постоянно, а периодически, что обеспечивает разницу подъемной силы в различных зонах диска (под разными лопастями).

Более полное представление о летающем аппарате, согласно изобретению, можно составить из последующего описания, сопровождающегося ссылкой на приложенные к нему чертежи, на которых указано:

На фиг.1 общий вид аппарата согласно изобретению, вид сверху и сбоку.

На фиг.2 изображена лопасть аппарата, вид сверху и сбоку.

На фиг.3 изображено распределение воздушных потоков на соседних лопастях.

На фиг.4 представлен вариант выполнения лопасти с дополнительным щелевым диффузором.

Летательный аппарат включает в себя диск (1) с последовательно закрепленными на нем по окружности лопастями (2). Лопасти имеют форму крыла (3), которое в одном из вариантов осуществления изобретения выполнено полым и его полость(4) сообщается с источником сжатого воздуха (не показан). В крыле (3) выполнены щелевые диффузоры (5).

При малых размерах аппарата или малой продолжительности полета в качестве источника сжатого воздуха может использоваться газовый баллон с редуктором. При других условиях на аппарате может быть установлен компрессор с двигателем внутреннего сгорания или электродвигателем, питаемым от аккумуляторных батарей.

Летательный аппарат функционирует следующим образом.

При подаче сжатого воздуха в полость любой лопасти, пограничный ламинарный слой, исходящий из диффузора (5) потока воздуха (6) создает разрежение на верхней поверхности (7) лопасти, создавая благодаря эффекту Коанда подъемную силу. Стекая с одной лопасти, воздушный поток (8) обтекает следующую лопасть (2), при этом к подъемной силе, действующей на эту же лопасть благодаря эффекту Коанда, добавляется подъемная сила, обеспечиваемая набегающим на нее потоком воздуха с соседней лопасти из-за крыловидной формы лопасти, подобной крылу обычного летательного аппарата. При выходе под давлением из щелевидных диффузоров воздух создает реактивную нагрузку на лопасть, при этом благодаря расположению лопастей по кругу диск приходит во вращение, в результате чего подъемная сила еще более возрастает.

Описанная конструкция обеспечивает летательному аппарату возможность вертикального взлета и посадки. Для его движения в горизонтальном или наклонном к горизонту направлениях может быть использован вариант выполнения хотя бы на одной лопасти (или на нескольких, но не на всех) дополнительного диффузора (9), к которому периодически, на время, меньшее времени 1/2 поворота диска, подается сжатый воздух. Работа в этот период времени двух диффузоров создает дополнительную подъемную силу на том сегменте диска, на котором расположена лопасть с двумя диффузорами. В силу известных законов разница подъемной силы, действующей на разные части поверхности диска, вызывает его наклон и создание тягового усилия, обеспечивая тем самым перемещение аппарата (в горизонтальной плоскости и под углом к горизонту).

Управление летательным аппаратом в полете обеспечивается средствами, обычно используемыми для управления беспилотными аппаратами.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям летательных аппаратов вертикального взлета и посадки. Летательный аппарат вертикального взлета содержит корпус, выполненный в виде диска с расположенными на нем по окружности несколькими лопастями, имеющими форму крыла, источник сжатого воздуха, воздуховоды, соединяющие источник сжатого воздуха с щелевыми диффузорами лопастей. Каждая лопасть снабжена щелевым диффузором, ориентированным по существу поперечно по отношению к продольной оси крыловидной лопасти. Лопасти и диффузоры сориентированы таким образом, что сходящий с одной лопасти воздушный поток обтекает соседнюю лопасть. Лопасти выполнены пустотелыми, их полости соединены с источником сжатого воздуха, а щелевые диффузоры выполнены в оболочках лопастей. Одна или несколько лопастей могут быть снабжены дополнительным диффузором, сообщающимся с источником сжатого воздуха периодически. Летательный аппарат может управляться дистанционно. Достигается повышение эффективности летательного аппарата. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Летательный аппарат преимущественно вертикального взлета, содержащий корпус, выполненный в виде диска, с расположенными на нем по окружности несколькими лопастями, имеющими форму крыла, причем каждая лопасть снабжена щелевым диффузором, ориентированным по существу поперечно по отношению к продольной оси крыловидной лопасти;
источник сжатого воздуха:
воздуховоды, соединяющие источник сжатого воздуха с щелевыми диффузорами лопастей,
при этом лопасти и диффузоры сориентированы таким образом, что сходящий с одной лопасти воздушный поток обтекает соседнюю лопасть.

2. Летательный аппарат по п.1, у которого лопасти выполнены пустотелыми, их полости соединены с источником сжатого воздуха, а щелевые диффузоры выполнены в оболочках лопастей.

3. Летательный аппарат по п.1 или 2, у которого одна или несколько лопастей снабжены дополнительным диффузором, сообщающимся с источником сжатого воздуха периодически.

4. Летательный аппарат по любому из пп.1-2, управляемый дистанционно.