ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ ЭДУАРДА СОЛОВЬЁВА Российский патент 2015 года по МПК B64C39/06 

Известен «ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ С КОЛЕБАТЕЛЬНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ» RU 2290349 [1], состоящий из корпуса, силовой установки, колебательного элемента и привода возвратно-поступательного движения колебательного элемента для опоры на воздух, колебательный элемент выполнен в виде мембраны, форма мембраны выбрана из группы прямоугольник, круг, овал, треугольник, конус и сфер.

Нижняя поверхность корпуса может иметь участок в форме плоского круга, верхняя поверхность имеет выступ в центральной части. Недостатком является высокое аэродинамическое сопротивление нижней поверхности горизонтальному полету, обусловленное не плоской нижней частью корпуса.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «РЕАКТИВНАЯ ЛЕТАЮЩАЯ ТАРЕЛКА» RU 2420429 [2], содержащая корпус с плоским круглым днищем и выпуклой поверхностью в форме тела вращения над днищем с верхней частью в форме сегмента шара.

Известная конструкция имеет меньшее аэродинамическое сопротивление по сравнению с [1] благодаря более обтекаемой нижней поверхности.

Недостатком известной конструкции является высокое аэродинамическое сопротивление, обусловленное неоптимальной формой верхней части с выемками и выпуклостями, создающими излишнее сопротивление потоку воздуха. Высокое аэродинамическое сопротивление приводит к низкой эффективности известного устройства. Кроме того, неравномерное обтекание верхней плоскости создает неконтролируемые потоки обтекания верхней поверхности корпуса, что приводит к неконтролируемым завихрениям и неустойчивостью полета.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение аэродинамических свойств корпуса, приводящих к повышению эффективности действия при горизонтальном полете, повышение устойчивости полета.

Технический результат достигается тем, что летательный аппарат, содержащий корпус с преимущественно плоским круглым днищем и поверхностью в форме тела вращения с образованием круглой торцевой кромки и с верхней частью в форме сегмента шара характеризуется тем, что образующая участка внешней поверхности между торцевой кромкой и сегментом шара выполнена в виде вогнутой гиперболы.

Летательный аппарат может содержать два реактивных двигателя, расположенных параллельно друг другу выше торцевой кромки за пределами корпуса, причем воздухозаборники двигателей направлены в сторону центра корпуса. Указанное расположение двигателей позволит оптимизировать обтекающий верхнюю часть корпуса и входящий в двигатель воздушный поток для улучшения работы реактивных двигателей.

Летательный аппарат может содержать поворотные кромки, расположенные на торцевых кромках корпуса. Поворотные кромки позволят улучшить управление летательным аппаратом.

Летательный аппарат может содержать газодинамические рули. Наличие газодинамических рулей позволит уменьшить сопротивление воздуха при горизонтальном полете.

Летательный аппарат может выполняться с заостренной торцевой кромкой. Наличие острой торцевой кромки позволит дополнительно снизить лобовое сопротивление аппарата потоку воздуха.

На фиг. 1 изображен поперечный разрез предлагаемого летательного аппарата, изготовленного с применением п. 1, на фиг. 2 - вид сверху, на фиг. 3 - вид сбоку устройства по пп.. 1 и 2, на фиг. 4 - вид сверху устройства по пп. 1 и 3, где:

1 - днище;

2 - сегмент шара;

3 - участок с образующей гиперболой;

4 - торцевая кромка;

5 - двигатели;

6 - поворотные кромки;

7 - воздушные потоки;

8 - направление движения устройства.

Устройство действует следующим образом: плоское круглое днище 1 соединено с участком с образующей гиперболой 3 с образованием торцевой кромки 4. Участок с образующей гиперболой 3 сопряжен с сегментом шара 2. Двигатели 5 расположены параллельно друг другу выше торцевой кромки за пределами корпуса, например над участком с образующей гиперболой 3. Поворотные кромки 6 могут располагаться на торцевой кромке устройства. Воздушные потоки показаны поз.7, направление движения устройства поз.8.

Угол наклона касательной в вершине гиперболы (типа у=1/х) может быть равен 45 градусов (при равенстве постоянного коэффициента гиперболы и радиуса сегмента шара) и равен углу наклона касательной к поверхности шара единичного диаметра в этой же точке. Ось вращения образующей проходит через центр шара, причем положение центра шара совпадает с центром координат гиперболы. При равенстве касательных в точке пересечения гиперболы и окружности, (верхняя часть окружности при вращении образует сегмент шара), в плоскости сечения фигуры переход между сегментом шара и описываемой поверхностью является плавным, не создающим дополнительных помех обтеканию фигуры воздухом. Плоскость днища устройства расположена выше горизонтальной асимптоты гиперболы, при этом на пересечении гиперболы и плоскости, на кромке, расположен острый угол.

Выполнение части корпуса вогнутым создает условия для движения в среде с минимальными потерями энергии. Острые передние кромки планера врезаются в среду, что стабилизирует полет. Передние кромки режут среду на два потока нижний и верхний.

Нижний поток: Острые кромки и абсолютно ровная и гладкая нижняя поверхность аппарата не вносят никаких изменений и возмущений в нижнюю среду. Среда остается без изменений. В ней сохраняется атмосферное давление.

Верхний поток: Верхняя часть верхнего потока огибает макушку сферы и восстанавливается за сферой. Нижняя часть верхнего потока доходит до нижнего края вписанной сферы. На границе сферы и гиперболы поток разделяется на правый поток и левый поток. Рассмотрим, что происходит в правом потоке. Левая часть этого потока натыкается на бугор сферы и опрокидывается на отрицательной кривизне мениска. Это означает, что он падает по отрицательной кривизне, на мениске вниз. Поток соскальзывает с поверхности. На повышенных скоростях происходит образование правой спирали. Поток закручивается в правую спираль. В левом потоке происходит аналогичное образование зеркальной спирали. Каждому потоку выгоднее с энергетической точки зрения двигаться по минимальному потенциальному уровню, по геодезической линии сфера - гиперболоид, чем подниматься на бугор положительной кривизны полусферы. В традиционном выпуклом планере потоку приходится подниматься вдоль выпуклой поверхности, что приводит к потере энергии, увеличению трения и замедлению скорости потока, что уменьшает подъемную силу. Напротив, в предлагаемом планере поток падает по вогнутой поверхности мениска, происходит увеличение его скорости и увеличение подъемной силы. Эта поверхность создает минимальное поверхностное сопротивление. По мере постепенного увеличения угла атаки подъемная сила увеличивается, сопротивление тоже растет. Угол критического угла атаки предлагаемого ЛА имеет повышенные значения по причине повышенных аэродинамических качеств, что дает возможность нести повышенный вес и совершать сложную акробатику полета. Отличительным свойством круглого в плане крыла, в отличие от треугольного и квадратного, являются безотрывное, плавное его обтекание до больших углов атаки α=45°. При этом, за пределами максимальных углов атаки, круглое крыло устойчиво парашютирует, без тенденций сваливания в штопор, что характерно для всех других крыльев.

Аэродинамический центр и центр тяжести из-за общей симметрии предлагаемого ЛА находится на оси симметрии.

На концах “крыла” по оси Z также расположены острые кромки и поток на них не изменяется. Перетекание среды не происходит, потому что боковые острые кромки минимально деформируют верхний и нижний потоки.

Полная симметрия по осям {X; Z} ГЛА приводит к увеличению аэродинамического качества.

Экранный полет предлагаемого летательного аппарата над поверхностью Земли, воды. Встречный поток воздуха ударяется под углом в большое днище планера, отражается от него и направляется к поверхности Земли. От поверхности Земли поток отражается и опять ударяется о днище планера. Возникает экранный режим. Повышенная нижняя поверхность планера позволяет отражать большие массы потока, что позволяет иметь повышенную подъемную силу.

Движение предлагаемого планера на больших высотах с малой плотностью воздуха. При движении аппарата под углом к набегающему потоку большое днище планера позволяет рассредоточить набегающий поток по большой площади поверхности. Замедление скорости летательного аппарата начнется на больших высотах и растянется по времени, это позволит уменьшить перегрев конструкции.

Поворотные кромки могут использоваться как рули управления ЛА. Планер имеет гиперболическую поверхность отрицательной кривизны с острыми кромками. Все это вместе само создает стабильность полета. Острые кромки врезаются в среду. Для изменения направления полета необходимо затратить дополнительную энергию. Передняя поворотная кромка может работать как руль высоты. Передняя кромка поворачивается вверх - аппарат врезается вверх. Передняя кромка опускается вниз - аппарат врезается вниз. Две задние поворотные кромки могут служить рулями высоты и курса. Если они поворачиваются вверх - вниз, то создается момент поворота вверх - вниз и одновременно направо - налево. Киль с рулем курса может служить для поворота. Их функции могут нести реактивные двигатели с поворотными соплами и поворотными кромками. Поворотные кромки и поворотные сопла обеспечивают минимальный набор средств для управления летательным аппаратом

Газодинамические рули также могут использоваться на предлагаемом ЛА. При отсутствии управления газодинамическими рулями отверстия на верхней и нижней поверхности вблизи кромки закрыты жалюзи (не показано). Эффект изменения направления движения возникает, когда мы через верхние жалюзи направляем встречный поток сжатого воздуха против верхнего потока. Скорость основного потока уменьшается, давление увеличивается, возникает эффект, аналогичный опусканию передних кромок. Обратный эффект возникнет, когда под передней кромкой мы направляем сжатый воздух навстречу нижнему потоку. Скорость основного потока уменьшается, давление увеличивается, возникает эффект, аналогичный поднятию передних кромок. При равномерном движении на крейсерской скорости жалюзи не работают. Когда на жалюзи подается симметрично сжатый воздух, ЛА тормозится.

Технический результат - повышение аэродинамических свойств корпуса - достигается тем, что верхняя часть устройства имеет улучшенные свойства обтекания, а вся конструкция может быть лишена выступающих частей, создающих излишнее сопротивление потоку воздуха во время движения.

Технический результат - повышение эффективности действия при горизонтальном полете - достигается высокими аэродинамическими качествами устройства.

Технический результат - повышение устойчивости полета - достигается более стабильным режимом обтекания корпуса воздухом.

Промышленное применение.

Изобретение может с успехом применяться при производстве летательных аппаратов.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкции корпусов летательных аппаратов. Летательный аппарат содержит корпус с преимущественно плоским круглым днищем и поверхностью над днищем в форме тела вращения с образованием круглой в плане торцевой кромки. Верхняя часть корпуса выполнена в форме сегмента шара. Образующая участка внешней поверхности между торцевой кромкой и сегментом шара выполнена в виде вогнутой гиперболы. Летательный аппарат содержит два реактивных двигателя, расположенных параллельно друг другу выше торцевой кромки за пределами корпуса, причем воздухозаборники двигателей направлены в сторону центра корпуса, поворотные кромки, расположенные на торцевых кромках корпуса, газодинамические рули. Торцевая кромка выполнена заостренной. Достигается повышение аэродинамических характеристик летательного аппарата. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Летательный аппарат, содержащий корпус с преимущественно плоским круглым днищем и поверхностью над днищем в форме тела вращения с образованием круглой в плане торцевой кромки и с верхней частью в форме сегмента шара, отличающийся тем, что образующая участка внешней поверхности между торцевой кромкой и сегментом шара выполнена в виде вогнутой гиперболы.

2. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что содержит два реактивных двигателя, расположенных параллельно друг другу выше торцевой кромки за пределами корпуса, причем воздухозаборники двигателей направлены в сторону центра корпуса.

3. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что содержит поворотные кромки, расположенные на торцевых кромках корпуса.

4. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что содержит газодинамические рули.

5. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что торцевая кромка выполнена заостренной.