ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ, СОЗДАЮЩИЙ ПОДЪЕМНУЮ СИЛУ Российский патент 2017 года по МПК B64C39/08 B64C29/00 

Изобретение относится к транспортным летательным средствам многоцелевого назначения для применения в военной, гражданской авиации и МЧС в сложных условиях взлета и посадки в тайге, горах и болотах [В64С 29/00].

Известна ГОНДОЛА С ВНУТРЕННИМ КРЫЛОМ [патент РФ №2389653], имеющая на реактивном двигателе щелевой воздухосборник, в полости которого расположено внутреннее крыло.

Недостатком аналога является то, что подъемная сила у дополнительного крыла возникает только во время движения при значительной скорости летательного аппарата относительно воздуха.

Известен ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ [заявка на изобретение РФ №94022100], содержащий фюзеляж, крылья, установленные по обеим сторонам фюзеляжа, реактивные силовые установки и движители, хорды крыльев лежат в плоскостях, перпендикулярных продольной оси фюзеляжа, причем крылья выполнены в вариантах моноплана, или биплана, или n-плана и снабжены элеронами. На фюзеляже установлены экраны, образующие с соплами реактивных двигателей инжекторы для смешения потоков газов с воздухом, при этом подъемная сила создается воздействием реактивных струй, направляемых соплами в стороны многоярусных крыльев, расположенных параллельно оси фюзеляжа на некотором расстоянии от него.

Недостатками аналога являются низкая надежность использования многоярусных крыльев обусловленная тем, что во время полета крылья с большой скоростью обдувают раскаленные реактивные струи, из-за чего происходит выгорание материала крыльев, кроме того, аналог имеет невысокую эффективность использования крыльев из-за многочисленных завихрений в газовой реактивной струе после ее инжекции с воздухом, что приводит к срыву воздушного потока с поверхности крыльев и уменьшению подъемной силы.

Также из уровня техники известен ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ [патент РФ №2172705] у которого аэродинамические плоскости расположены в воздухозаборных каналах, расположенных по периметру корпуса и радиально сходящихся в открытой вниз корытообразной подкорпусной полости, при этом экраны замыкают снизу воздухозаборные каналы.

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.

Наиболее близким по технической сущности является АППАРАТ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ [патент РФ №2459746], содержащий генератор воздушного потока, аэродинамические поверхности, кабину, силовую установку, системы управления и стабилизации полета и аэродинамические поверхности, которые 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 потока воздуха.

Недостатком прототипа является невысокая подъемная сила летательного аппарата, обусловленная неоптимальным расположением аэродинамических поверхностей.

Задача настоящего изобретения состоит в улучшении летных характеристик летательного аппарата.

Технический результат изобретения заключается в повышении удельной подъемной силы, повышении энергетической эффективности и повышении дальности полета, упрощении конструкции.

Технический результат достигается за счет того, что заявлен летательный аппарат, содержащий несколько аэродинамических модулей, создающих подъемную силу, отличающийся тем, что модули расположены последовательно друг за другом так, что входящий поток одного собирает выходящий поток предыдущего, причем каждый модуль представляет собой ряд блоков, перед которыми установлен вентилятор со спрямляющим воздушный поток устройством, а каждый блок содержит аэродинамические поверхности в виде крылышек по четыре вертикальных ряда с предохранительными вертикальными плоскостями.

Крылышки, установленные в блоки, не должны оказывать взаимное негативное влияние, по вертикали крылышки одно от другого расположены на расстоянии двойной ширины крылышка, а по горизонтали один ряд от другого отстоит на ширину крылышка, второй ряд по вертикали относительно первого ряда поднят вверх на ширину крылышка, третий ряд относительно первого поднят на одну треть ширины крылышка, четвертый ряд но вертикали относительно третьего ряда поднят вверх на ширину крылышка.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 представлен вид сбоку летательного аппарата вертикального взлета и посадки (общая блок-схема).

На фиг. 2 показан пример устройства одного аэродинамического блока крупным планом.

Осуществление изобретения

Модуль летательного аппарата состоит из нескольких однотипных модулей 3 (см. фиг. 1), установленных горизонтально так, что один параллелен другому с разворотом на 180 градусов. Дополнительно к ним присоединены воздуховоды 1 для разворота воздушного потока перед каждым блоком 3 на 180 градусов так, что входящий поток одного собирает выходящий поток предыдущего.

Поскольку модуль при взлете совершает вращательное движение, противоположное направлению движения воздушного потока, для его нейтрализации используется в хвосте винт 2 с защитным кольцом, как у вертолета. Он будет выполнять роль горизонтального руля.

Каждый модуль 3 может быть выполнен, например (см. фиг. 2) так, что аэродинамические поверхности имеют вид крылышек 6 по четыре вертикальных ряда с предохранительными вертикальными плоскостями 7 установлены в блоки крыльев таким образом, чтобы крылышки не оказывали взаимное негативное влияние друг на друга, что по вертикали крылышки одно от другого расположены на расстоянии двойной ширины крылышка, а горизонтали один ряд от другого отстоит на ширину крылышка, второй ряд по вертикали относительно первого ряда поднят вверх на ширину крылышка, третий ряд относительно первого поднят на одну треть ширины крылышка, четвертый ряд по вертикали относительно третьего ряда поднят вверх на ширину крылышка; перед первым блоком крылышек установлен вентилятор 4 со спрямляющим воздушный поток устройством 5.

Принцип работы заключается в следующем.

Вертикальные предохранительные плоскости 7 предназначены для защиты крылышек 6 от переломов при больших нагрузках, при этом концы предохранительных плоскостей 7 прикреплены к внутренней части модулей 3. Чем меньше ширина крылышек 6, тем больше устанавливается вертикальных предохранительных плоскостей 7. Верхняя и/или нижняя части модулей 3 могут быть открытыми или закрытыми в зависимости от потребностей.

В качестве вентилятора 4 может быть использован дутьевой вентилятор, у которого очень мощный воздушный поток при малом тяговом усилии.

В качестве спрямляющего устройства 5 может использоваться второй вентилятор с аналогичными характеристиками, у которого лопасти вращаются в противоположенную сторону относительно вентилятора 4. Также в качестве устройства 5 может использоваться набор вертикальных и горизонтальных плоскостей, выпрямляющих воздушный поток.

Полет летательного аппарата происходит следующим образом.

Первоначально запускают вентиляторы 4, которые создают мощный воздушный поток, устройство 5 спрямляет воздушный поток и направляет в сборку модулей 3. При этом крылья 6 создают подъемную силу. Одновременно включаются тянущая аэродинамическая установка на режим удержания аппарат на месте, иначе он медленно начнет поднимаясь и самостоятельно разгоняться.

После того как создаваемая подъемная сила крыльями 6 уравновешивает силу тяжести летательного аппарата, он отрывается от земли и спокойно поднимается на необходимую высоту.

Для вертикального горизонтального перемещения летательного аппарата на основе аэродинамического модуля запускают двигатели из режима удержания в режим разгона, при этом пропеллеры вертикального взлета создают вертикальное, горизонтальное, совместно с сложным сборным крылом, тяговое усилие.

При достижении скорости летательным аппаратом относительно воздуха, сравнимой сравнительно большой скорости, мощность вентилятора сложного сборного крыла уменьшается примерно в два или более раз. Используется встречный воздушный поток и воздушный поток от вентилятора 4 для поддержания скорости воздушного потока, достаточного для создания необходимой подъемной силы со скоростью воздушного потока на выходе устройства 5 (скорости, необходимой для поддержания требуемой подъемной силы), вентиляторы 4 уменьшают скорость и потребляемую мощность.

Во время полета летательный аппарат может притормаживать, зависать и разворачиваться на месте или двигаться задним ходом.

Использование сложного сборного крыла, состоящего из генератора спрямленного воздушного потока 4, 5 и нескольких модулей 3 с аэродинамическими поверхностями расположенных в замкнутой системе кольца (каждый из которых состоит из множества крылышек 6), позволяет значительно улучшить летные характеристики в сравнении с серийно производимыми летательными аппаратами.

При этом первый установленный модуль 3 в процессе работы показывает характеристики обычного летательного аппарата.

Непосредственно перед вторым находится встречный воздушный поток, прошедший через воздуховод, потерявший 20% необходимой мощности. Для доведения его до необходимых 240 км/ч второму необходимо затратить менее 1/2 мощности первого модуля, а затем на первый модуль по воздуховоду поступает воздушный поток, потерявший 20% необходимой мощности. Для доведения его до необходимых 240 км/ч первому необходимо затратить менее 1/2 мощности второго блока, и т.д. На практике оба модуля одновременно разгонят воздушный поток, затратив каждый по 1/2 мощности. При работе двух модулей таким образом затрачивается половина их мощности, что позволяет увеличить подъемную силу полезной нагрузки в 2 раза.

Изобретение предназначено для применения для транспортных и грузовых средств средних и больших размеров. Благодаря однотипному выполнению модулей 3 летательного аппарата, создающих подъемную силу, удается упростить конструкцию самого летательного аппарата путем выполнения его в виде сборной системы, в которой чем больше «вагонов», тем выше подъемная сила летательного аппарата в целом.

Изобретение относится к летательным транспортным средствам многоцелевого назначения. Летательный аппарат, создающий подъемную силу, содержит несколько аэродинамических модулей, расположенных последовательно друг за другом так, что входящий поток одного собирает выходящий поток предыдущего. Каждый модуль представляет собой ряд блоков, перед которыми установлен вентилятор со спрямляющим воздушный поток устройством, а каждый блок содержит аэродинамические поверхности в виде крылышек по четыре вертикальных ряда с предохранительными вертикальными плоскостями. По вертикали крылышки одно от другого расположены на расстоянии двойной ширины крылышка, а по горизонтали один ряд от другого отстоит на ширину крылышка. Второй ряд относительно первого поднят вверх на ширину крылышка, третий относительно первого - на одну треть ширины крылышка, четвертый ряд относительно третьего поднят на ширину крылышка. Достигается повышение удельной подъемной силы, энергетической эффективности и дальности полета. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Летательный аппарат, содержащий несколько аэродинамических модулей, создающих подъемную силу, отличающийся тем, что модули расположены последовательно друг за другом так, что входящий поток одного собирает выходящий поток предыдущего, причем каждый модуль представляет собой ряд блоков, перед которыми установлен вентилятор со спрямляющим воздушный поток устройством, а каждый блок содержит аэродинамические поверхности в виде крылышек по четыре вертикальных ряда с предохранительными вертикальными плоскостями.

2. Летательный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что крылышки, установленные в блоки, не должны оказывать взаимное негативное влияние, по вертикали крылышки одно от другого расположены на расстоянии двойной ширины крылышка, а по горизонтали один ряд от другого отстоит на ширину крылышка, второй ряд по вертикали относительно первого ряда поднят вверх на ширину крылышка, третий ряд относительно первого поднят на одну треть ширины крылышка, четвертый ряд но вертикали относительно третьего ряда поднят вверх на ширину крылышка.