Летательный аппарат Российский патент 2017 года по МПК B64C29/02 

Изобретение относится к области транспортной техники, а именно к воздушному транспорту, к области электромагнитного оружия подавления электроники противника, и может быть использовано в военной авиации.

Известен летательный аппарат, содержащий фюзеляж, посадочное шасси с передним опорным колесом, прикрепленное к нижней части фюзеляжа, механизмы управления, причем верхняя поверхность каждой консоли крыла покрыта электроизоляционным материалом и на каждой из них установлен ионный двигатель, который содержит ионизационную камеру, выполненную из электроизоляционного материала в форме цилиндрической коробки, размещенной внутри передней части профиля вдоль всего размаха консоли крыла и имеющей воздухозаборник, выходное сопло, выпускное отверстие, в верхней и нижней частях ионизационной камеры на расстоянии от источника электронов размещены внутренние ускоряющие электроды, выполненные в форме прямоугольных пластин, расположенных вдоль размаха консоли крыла, кроме того на верхней поверхности консоли крыла за металлической решеткой ионизационной камеры размещены наружные ускоряющие электроды, нижний из которых выполнен в форме пластины и запрессован в верхнюю поверхность профиля по всему размаху консоли крыла, а второй установлен симметрично первому, над ним, на расстоянии от него, прикреплен к первому посредством металлических стержней, установленных рядами, и выполнен в форме металлической решетки, позади наружных ускоряющих электродов установлен нейтрализатор, выполненный в форме прямоугольной пластины, запрессованной в верхнюю поверхность профиля по всему размаху консоли крыла и имеющей ребра, установленные параллельно продольной оси фюзеляжа, причем все электроды ионизационной камеры, наружные ускоряющие электроды и нейтрализатор посредством коммутирующих устройств электрически соединены с ядерными батареями, а рабочим телом обоих ионных двигателей является атмосферный воздух (RU 2320518, прототип).

Недостатком известного летательного аппарата являются сложность конструкции, недостаточная надежность и низкая управляемость, а также высокое лобовое сопротивление, которое приводит к тому, что значительная доля энергии двигателей тратится на преодоление этого лобового сопротивления (увеличивается расход топлива), кроме этого, на больших скоростях обшивка летательных аппаратов значительно нагревается. Поверхностный нагрев летательного аппарата приводит к деформации его элементов, например может произойти такое коробление обшивки крыла, которое приведет к изменению аэродинамических характеристик. Другим фактором, существенно влияющим на работоспособность нагреваемой конструкции летательного аппарата, является эффект так называемых термических напряжений. Возникают они в результате температурных перепадов между внешними и внутренними поверхностями элементов, а особенно между обшивкой и внутренними элементами конструкции летательного аппарата.

Техническая проблема, разрешение которой положено в основу заявляемого изобретения, состоит в создании легко управляемого, простого и надежного летательного аппарата - воздушного транспортного средства, способного с низким лобовым сопротивлением и, следовательно, низким потреблением двигателями энергии и без нагрева обшивки корпуса перемещаться с высокой скоростью в газообразной среде, быть невидимым для РЛС (радиолокационных станций) противника, маскироваться под "облако", выводить электрооборудование противника из строя, а также для взлета и посадки которого не потребуется взлетно-посадочная полоса.

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, состоит в расширении функциональных возможностей управления, а также в сокращении затрат энергии и упрощении конструкции и повышении надежности летательного аппарата, способного и предназначенного перемещаться с высокой скоростью в газовой среде, обеспечении радарной невидимости.

В летательном аппарате использованы индукционно-ионные двигатели. Индукционно-ионный двигатель содержит индуктор из электромагнитных катушек, последовательно расположенных на стержневом сердечнике, обмотки которых подключены к блоку управления, торец стержневого сердечника соединен с выпуклой стороной отражателя света, причем ось стержневого сердечника и ось отражателя света расположены на одной линии, а в фокусе отражателя света размещен источник ионизирующего излучения (например, RU 156193).

Сущность изобретения заключается в том, что летательный аппарат содержит корпус, расположенные в нижней части аппарата посадочные опоры, а также блок управления и индукционно-ионные двигатели, причем корпус выполнен из верхней и нижней частей, представляющих собой усеченные конусы, соосно сопряженные между собой большими основаниями, а индукционно-ионные двигатели размещены двумя группами по окружностям, в одной группе индукционно-ионные двигатели расположены вертикально и направлены отражателями света вниз, а в другой группе индукционно-ионные двигатели расположены наклонно и направлены отражателями света наружу от боковой поверхности корпуса, все индукционно-ионные двигатели подключены к блоку управления с возможностью одновременного или попеременного их включения, при этом верхняя часть корпуса снабжена ступицей в форме усеченного конуса, установленной соосно и с возможностью вращения вокруг корпуса, а к наружной боковой конической поверхности ступицы своими верхними торцами закреплены концентрично друг другу и соосно ступице соединенные между собой элементами жесткости верхний и нижний диски, каждый из которых выполнен в форме полой конической оболочки, причем двигатели с отражателями, направленными вниз, закреплены стационарно вдоль большего основания верхней части корпуса, а двигатели с отражателями, направленными наружу, закреплены с наклоном к осям ступицы с возможностью формирования на последней окружного усилия.

Предпочтительно верхняя и нижняя части корпуса сопряжены своими большими основаниями с меньшим основанием ступицы.

Предпочтительно элементы жесткости выполнены в виде ребер, представляющих собой пластины, установленные в вертикальной плоскости радиально ступице и закрепленные одним торцом к верхнему, а другим - к нижнему дискам, причем двигатели, отражатели которых направлены наружу, расположены по окружности между указанными элементами жесткости под углом к последним.

Предпочтительно аппарат выполнен экранированным от высокочастотного электромагнитного поля.

Предпочтительно аппарат выполнен с группой из восьми равномерно закрепленных вдоль большего основания ступицы индукционно-ионных двигателей, отражатели которых направлены вниз, и с группой из восьми равномерно расположенных по окружности ступицы индукционно-ионных двигателей, отражатели которых направлены наружу под углом к вертикальной и горизонтальной осям ступицы.

Предпочтительно аппарат снабжен тремя посадочными опорами, выполненными с возможностью выдвижения наружу и убирания внутрь со стороны нижней части корпуса.

Предпочтительно нижняя часть корпуса выполнена выступающей наружу вниз из ступицы, а с другой стороны закреплена к верхней части корпуса внутри ступицы.

Предпочтительно индукционно-ионные двигатели подключены к расположенному в корпусе блоку управления через токосъемники, причем каждый индукционно-ионный двигатель содержит индуктор из электромагнитных катушек, последовательно расположенных на стержневом сердечнике, обмотки которых подключены к блоку управления, торец стержневого сердечника соединен с выпуклой стороной отражателя света, причем ось стержневого сердечника и ось отражателя света расположены на одной линии, а в фокусе отражателя света размещен источник ионизирующего излучения.

Устройство летательного аппарата поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен вид аппарата сверху, в разрезе через двигатели, на фиг. 2 - поперечный разрез по фиг. 1, на фиг. 3 - вид сбоку, на фиг. 4 - схема направлений движения газов, на фиг. 5 - схема взаимодействия с набегающим потоком, на фиг. 6 - схема наклона аппарата при движении.

Летательный аппарат содержит корпус 1, который выполнен в форме тела вращения из верхней и нижней частей, представляющих собой усеченные конусы, соосно сопряженные между собой большими основаниями. В корпусе 1 располагаются кабина экипажа, источник электропитания и системы и блоки управления и контроля. Индукционно-ионные двигатели размещены двумя группами по окружностям, в одной группе индукционно-ионные двигатели 2 расположены вертикально и направлены отражателями света вниз, а в другой группе индукционно-ионные двигатели 7 расположены наклонно и направлены отражателями света наружу от боковой поверхности корпуса 1. Все индукционно-ионные двигатели 2, 7 подключены к блоку управления (не изображен) с возможностью одновременного или попеременного их включения. Верхняя часть корпуса 1 снабжена ступицей 3 в форме усеченного конуса, установленной соосно и с возможностью вращения вокруг корпуса 1. К наружной боковой конической поверхности ступицы 3 своими верхними торцами закреплены концентрично друг другу и соосно ступице 3 соединенные между собой элементами 21 жесткости верхний и нижний диски 4, 5, каждый из которых выполнен в форме полой конической оболочки. Двигатели 2 с отражателями, направленными вниз, закреплены стационарно вдоль большего основания верхней части корпуса 1, а двигатели 7 с отражателями, направленными наружу, закреплены между указанными дисками 4, 5 с наклоном 6 к оси ступицы 3 с возможностью формирования на последней окружного усилия.

Верхняя и нижняя части корпуса 1 сопряжены своими большими основаниями с меньшим основанием ступицы 3.

Элементы 21 жесткости выполнены в виде ребер, представляющих собой пластины, установленные в вертикальной плоскости радиально ступице 3 и закрепленные одним торцом к верхнему, а другим - к нижнему дискам 4, 5, причем двигатели 7, отражатели которых направлены наружу, расположены по окружности между указанными элементами 21 жесткости под углом к последним.

Аппарат выполнен экранированным от высокочастотного электромагнитного поля из соответствующих материалов, экранирующих высокочастотное электромагнитное поле, и/или с помощью соответствующих экранирующих покрытий.

Аппарат выполнен с группой из восьми равномерно закрепленных вдоль большего основания ступицы индукционно-ионных двигателей 2, отражатели которых направлены вниз, и с группой из восьми равномерно расположенных по окружности ступицы индукционно-ионных двигателей 7, отражатели которых направлены наружу с наклоном 6 к оси ступицы 3.

Аппарат снабжен тремя посадочными опорами 20, выполненными с возможностью выдвижения наружу и убирания внутрь со стороны нижней части корпуса 1.

Нижняя часть корпуса 1 выполнена выступающей наружу вниз из ступицы 3, а с другой стороны закреплена к верхней части корпуса 1 внутри ступицы 3.

Индукционно-ионные двигатели 2, 7 подключены к расположенному в корпусе 1 блоку управления через токосъемники, причем каждый индукционно-ионный двигатель содержит индуктор из электромагнитных катушек, последовательно расположенных на стержневом сердечнике, обмотки которых подключены к блоку управления, торец стержневого сердечника соединен с выпуклой стороной отражателя света, причем ось стержневого сердечника и ось отражателя света расположены на одной линии, а в фокусе отражателя света размещен источник ионизирующего излучения, как это известно из общедоступного технического решения RU 156193 U1 (конструктивно не изображено).

Кроме того, на чертежах фиг. 1-6 обозначены: источники ионизирующего излучения (кварцевые лампы) 8, расположенные в фокусах отражателей 9 света (фотонов) индукционно-ионных двигателей 2, 7; направленные ионизирующие излучения (каналы излучения) 10, электромагнитные катушки 11, последовательно расположенные на стержневых сердечниках 12, индукционно-ионных двигателей 7, создают постоянные "бегущие" магнитные поля 13, верхний и нижний вихревые облака 17, 18, газообразный канал 23, ионизированный поток 24 газа, направление (сторона) 25 движения потока 24, ось 22 летательного аппарата, наклон 26 оси 22, направление 14 вращения ступицы 3, направление 15 перемещения аппарата вверх, потоки 16 газа в каналах 10, набегающий поток 19 окружающей среды.

Летательный аппарат работает следующим образом.

При работе летательного аппарата индукционно-ионные двигатели 2 предназначены для управления траекторией движения летательного аппарата (двигатели управления).

Индукционно-ионные двигатели 7 выполняют две функции: являются маршевыми двигателями и формируют верхний вихрь 17 и нижний вихрь 18.

Индукционно-ионные двигатели 7 через токосъемники (не изображены) подключены к блоку управления (не изображен), который расположен в корпусе 1. Источники ионизирующего излучения (кварцевые лампы) 8, расположенные в фокусах отражателей света (фотонов) 9 индукционно-ионных двигателей 7, в газообразной среде создают направленные ионизирующие излучения 10. Таким образом, в газообразной среде образуются ионизированные каналы 10. Электромагнитные катушки 11, последовательно расположенные на стержневых сердечниках 12, индукционно-ионных двигателей 7, создают постоянные "бегущие" магнитные поля 13, которые "бегут" к ионизированным газообразным каналам 10. В результате, энергия магнитных полей в ионизированных газообразных каналах 10 увеличивается. Увеличение энергии магнитных полей приводит к тому, что в ионизированных газообразных каналах 10 возникают индукционные токи (не изображены) такого направления, что они своим направлением противодействуют увеличению энергии магнитных полей. В результате взаимодействия магнитных полей индукционных токов (не изображены) в ионизированных газообразных каналах 10 с "бегущими" магнитными полями 13 индукционно-ионных двигателей 7 происходит взаимное отталкивание стержневых сердечников 12 индукционно-ионных двигателей 7 от индукционных токов в ионизированных газообразных каналах 10. В результате ступица 3 вместе с неподвижно прикрепленными к ее торцам верхним диском 4 и нижним диском 5, на котором расположены индукционно-ионные двигатели 7, приходит во вращательное движение 14, и поступательное движение вверх 15, которое через подшипники (не изображены) передается корпусу 1, а в ионизированных газообразных каналах 10 образуются ионизированные потоки газа 16, движущиеся от индукционно-ионных двигателей 7 вниз. Далее, газообразная среда сверху 17 и снизу 18 от оси корпуса 1 по вихревым траекториям движется в ионизированные потоки газа 16. В результате, летательный аппарат окружен верхним вихрем 17 и нижним вихрем 18. Под действием центробежных сил вращения газообразная среда в вихрях 17 и 18 разрежается, охлаждается и конденсируется. В итоге, в вихрях 17 и 18 образуются вихревые облака. В результате трения вихревых облаков 17 и 18 о поверхности: корпуса 1, верхнего диска 4 и нижнего диска 5 - корпус 1, диск 4 и диск 5 заряжаются отрицательно, а вихревые облака 17 и 18 заряжаются положительно. Между корпусом 1, диском 4, диском 5 и вихревыми облаками 17 и 18 возникает электрическое поле (не изображено). При некоторой напряженности электрического поля и низком давлении вихрей 17 и 18 между корпусом 1, диском 4, диском 5 и вихревыми облаками 17 и 18 возникают электрические разряды (не изображены), имеющие вид тлеющих разрядов, так как возникают в области низкого давления вихрей 17 и 18. В результате на поверхностях: корпуса 1, дисков 4 и 5, образуется плазменная "шуба" (не изображена), излучающая интенсивное высокочастотное электромагнитное поле (не изображено).

Управление траекторией движения летательного аппарата показано на ФИГ. 6, вид сбоку в разрезе (работа маршевых индукционно-ионных двигателей 7 не показана, посадочные опоры 20 убраны в корпус 1). Управление траекторией движения летательного аппарата осуществляется за счет индукционно-ионных двигателей 2. Один индукционно-ионный двигатель 2 (или несколько рядом расположенных) подключен к блоку управления. В результате взаимодействия "бегущего" магнитного поля (не изображено) индукционно-ионного двигателя 2 с магнитным полем (не изображено) индукционных токов (не изображены) в ионизированном газообразном канале 23 происходит их взаимное отталкивание. В итоге, в ионизированном газообразном канале 23 образуется ионизированный поток газа 24, который движется от индукционно-ионного двигателя 2, а индукционно-ионный двигатель 2 вместе с краем корпуса 1 движется в противоположную сторону 25 движения ионизированного потока газа 24. В итоге ось 22 летательный аппарата наклоняется 26, и летательный аппарат движется в сторону наклона 26 оси 22. Таким образом, подключая блок управления к любому из индукционно-ионных двигателей 2, можно менять вектор наклона оси 22 летательного аппарата, а следовательно, и вектор движения летательного аппарата.

При этом высокая скорость аппарата обеспечивается за счет формирования вихря 17, под действием которого среда впереди летательного аппарата разреживается (разуплотняется), в результате давление набегающего потока среды 19 на летательный аппарат значительно уменьшается (уменьшается лобовое сопротивление и, соответственно, уменьшается трение), что позволяет ему с низким потреблением двигателями 7 энергии, а также без нагрева обшивки корпуса, перемещаться с высокой скоростью в газообразной среде. Летательный аппарат благодаря оптимальной геометрической форме и выбору материалов и/или покрытий, пригодных для экранирования от высокочастотного электромагнитного поля, позволяет обеспечить радарную невидимость за счет того, что радиоволны, идущие от РЛС (радиолокационная станция), поглощаются и рассеиваются капельками воды в вихревых облаках 17 и 18, окружающих летательный аппарат. Вихревые облака 17 и 18 могут быть также использованы для визуальной маскировки летательного аппарата под "облако". Летательный аппарат также позволяет выводить из строя электрооборудование противника за счет наводимых в нем блуждающих токов от интенсивного высокочастотного электромагнитного поля (не изображено), которое излучается плазменной "шубой" (не изображена), образованной на поверхности летательного аппарата, в результате трения вихревых облаков 17 и 18 об эту поверхность, причем внутри летательного аппарата электрооборудование работает без сбоев, так как летательный аппарат сделан из материала (или им покрыт), экранирующего интенсивное высокочастотное электромагнитное поле. Летательный аппарат также позволяет совершать вертикальный взлет и посадку за счет того, что маршевые индукционно-ионные двигатели 7 расположены по его окружности.

Опоры 20 при посадке выпускаются из нижней части корпуса 1, а при взлете убираются в нижнюю часть корпуса 1.

В результате использования изобретения обеспечивается расширение функциональных возможностей управления, радарная невидимость, а также упрощение конструкции и повышение надежности летательного аппарата, способного и предназначенного перемещаться с высокой скоростью в газовой среде с минимальными затратами энергии.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям летательных аппаратов с индукционно-ионными двигателями. Летательный аппарат содержит корпус, посадочные опоры, блок управления и индукционно-ионные двигатели. Корпус выполнен из верхней и нижней частей, представляющих собой усеченные конусы, соосно сопряженные между собой большими основаниями. Индукционно-ионные двигатели размещены двумя группами по окружностям. В одной группе индукционно-ионные двигатели расположены вертикально и направлены отражателями света вниз, а в другой группе индукционно-ионные двигатели расположены наклонно и направлены отражателями света наружу от боковой поверхности корпуса. Все индукционно-ионные двигатели подключены к блоку управления с возможностью одновременного или попеременного их включения. Верхняя часть корпуса снабжена ступицей в форме усеченного конуса, установленной соосно и с возможностью вращения вокруг корпуса. К наружной боковой конической поверхности ступицы закреплены концентрично друг другу верхний и нижний диски. Обеспечивается возможность перемещения в газовой среде с высокой скоростью без нагрева обшивки. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Летательный аппарат, содержащий корпус, расположенные в нижней части аппарата посадочные опоры, а также блок управления и индукционно-ионные двигатели, причем корпус выполнен из верхней и нижней частей, представляющих собой усеченные конусы, соосно сопряженные между собой большими основаниями, а индукционно-ионные двигатели размещены двумя группами по окружностям, в одной группе индукционно-ионные двигатели расположены вертикально и направлены отражателями света вниз, а в другой группе индукционно-ионные двигатели расположены наклонно и направлены отражателями света наружу от боковой поверхности корпуса, все индукционно-ионные двигатели подключены к блоку управления с возможностью одновременного или попеременного их включения, при этом верхняя часть корпуса снабжена ступицей в форме усеченного конуса, установленной соосно и с возможностью вращения вокруг корпуса, а к наружной боковой конической поверхности ступицы своими верхними торцами закреплены концентрично друг другу и соосно ступице соединенные между собой элементами жесткости верхний и нижний диски, каждый из которых выполнен в форме полой конической оболочки, причем двигатели с отражателями, направленными вниз, закреплены стационарно вдоль большего основания верхней части корпуса, а двигатели с отражателями, направленными наружу, закреплены между указанными дисками с наклоном к оси ступицы с возможностью формирования на последней окружного усилия.

2. Летательный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что верхняя и нижняя части корпуса сопряжены своими большими основаниями с меньшим основанием ступицы.

3. Летательный аппарат по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что элементы жесткости выполнены в виде ребер, представляющих собой пластины, установленные в вертикальной плоскости радиально ступице и закрепленные одним торцом к верхнему, а другим - к нижнему дискам, причем двигатели, отражатели которых направлены наружу, расположены по окружности между указанными элементами жесткости под углом к последним.

4. Летательный аппарат по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что он выполнен экранированным от высокочастотного электромагнитного поля.

5. Летательный аппарат по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что он выполнен с группой из восьми равномерно закрепленных вдоль большего основания ступицы индукционно-ионных двигателей, отражатели которых направлены вниз, и с группой из восьми равномерно расположенных по окружности ступицы индукционно-ионных двигателей, отражатели которых направлены наружу с наклоном к оси ступицы.

6. Летательный аппарат по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что он снабжен тремя посадочными опорами, выполненными с возможностью выдвижения наружу и убирания внутрь со стороны нижней части корпуса.

7. Летательный аппарат по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что нижняя часть корпуса выполнена выступающей наружу вниз из ступицы, а с другой стороны закреплена к верхней части корпуса внутри ступицы.

8. Летательный аппарат по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что индукционно-ионные двигатели подключены к расположенному в корпусе блоку управления через токосъемники, причем каждый индукционно-ионный двигатель содержит индуктор из электромагнитных катушек, последовательно расположенных на стержневом сердечнике, обмотки которых подключены к блоку управления, торец стержневого сердечника соединен с выпуклой стороной отражателя света, причем ось стержневого сердечника и ось отражателя света расположены на одной линии, а в фокусе отражателя света размещен источник ионизирующего излучения.