Группа изобретений относится к области гибридного воздушного транспорта, использующего гибридную силовую установку, содержащую тяговые электродвигатели и маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения, в МГД генераторе которого вырабатывается электроэнергия, для питания тяговых электродвигателей, и представляющего собой многофункциональный гибридный летательный аппарат, с вертикальным взлетом и посадкой, сочетающий в себе свойства мультикоптера, экраноплана, экранолета, конвертоплана и самолета широкого диапазона скоростей. Может эффективно использовать легкое топливо - метан (сравнительно недорогой очищенный природный газ). Для взлета и посадки может использовать неподготовленные ровные твердые площадки грунтовой или скальной породы. Сверхманевренность ДЛК в полете позволяет совершать даже «торможение задним ходом» при использовании всего возможного спектра регулирования векторов тяги пропеллеров поворотных электродвигателей и направления реактивной тяги маятниково-шиберных устройств реактивного детонационного горения, а на некоторых режимах полета ДЛК пропеллеры поворотных электродвигателей могут использоваться как активные или пассивные воздушные рули. Может использоваться в качестве скоростного среднемагистрального лайнера, не требующего современных взлетно-посадочных аэродромов.
Из существующего уровня техники известно транспортное средство - мультикоптер, летательный аппарат построенный по вертолетной схеме с тремя и более несущими винтами.
Также из существующего уровня техники известно транспортное средство - экраноплан (от французского «ecran» - экран, щит и «planer» - парить, планировать), транспортное средство, способное летать на высотах, равных 0.05-0.2 ширины крыла, над поверхностью воды, льда или ровных участков суши. Экранопланы специальной конструкции, способные на длительное время отрываться от экрана и переходить в «самолетный» режим полета, называются экранолетами.
Также из существующего уровня техники известно транспортное средство конвертоплан - (винтоплан), летательный аппарат с поворотными движителями (как, правило, винтовыми), которые на взлете и при посадке работают как подъемные, а в горизонтальном полете - как тянущие; при этом подъемная сила обеспечивается крылом самолетного типа. Обычно двигатели поворачиваются вместе с винтами, но могут поворачиваться одни лишь винты.
Также из существующего уровня техники известно транспортное средство - самолет, воздушное судно, предназначенное для полетов в атмосфере с помощью силовой установки, создающей тягу, и неподвижного, относительно других частей аппарата крыла, создающего подъемную силу.
Из уровня электротехники известна электроустановка - совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другой вид энергии.
Из уровня техники известно определение - шибер - разновидность запорного и регулирующего устройства для воздуховодов.
Также из существующего уровня техники известны летательные аппараты, имеющие дисковидную форму в плане, которые по аналогии с определением «самолет», можно назвать новым определением - дисколёт.
Из предшествующего опыта известны и недостатки, свойственные летательным аппаратам (ЛА) дисковидной формы (неустойчивость по углам рыскания и тангажа, большое индуктивное сопротивление), отмечались ранее при их испытаниях, проводившихся в различных странах (например - сфероплан Уфимцева, Россия, 1910-1911 гг; самолет зонтик, США, 1911 г; Aka Dirigiplane, США, 1933 г; Scimmer V-173, США, 1938-1948 гг; Фоке-Вульф 500, Курта Танка, Германия 1941-1945 гг; летающий блин Цимермана, Германия, 1942 гг; «Дископлан - 1», Россия, 1950 г.; NS-97, Дика Стасиноса, Nortrop, США, 1950 г.; Avrokar VZ9-AV и его модификации, Канада, 1952-1961 гг; RS-360, Rene Couzinet, Франция, 1952 г; самолет Ляхова, Россия, 1961 г; различные проекты Moller Skycar, Moller, США, 1962-1990 гг; дисколет Павлова, Россия, 1996 г; Cypfer и его модификации, Sicosky, США, 1992-1998 г; и мн. др.). Результаты таких испытаний приводили к последующему, очень осторожному подходу к выбору схемы дисковидного летательного аппарата.
С точки зрения аэродинамики, поведение дисковидных аппаратов характеризуются, тем, что у большинства из них в нижней части корпуса положение зон повышенного давления крайне неустойчиво. При наличии бокового обдува (в горизонтальном полете) они могут чередоваться с зонами отрицательного давления, которое вызывало возникновение соответствующих сил с обратным знаком по отношению к вектору подъемной силы. Это в свою очередь, приводило к тому, что аппарат дисковидной компоновки становился трудно управляемым и склонным к опрокидыванию, приводя к не всегда возможному устранению такого недостатка. Данный факт являлся причиной закрытия ряда программ работ по их разработке и испытаниям. Однако современное использование мультикоптерной схемы ЛА с электродвигателями, управляемыми компьютером, позволяет устранить подобные проблемы.
Известен также патент на полезную модель RU 164690 от 22.03.2016 (автор Криштоп Анатолий Михайлович (RU), в котором описано «Маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения», характеризующееся тем, что включает в себя систему подачи воздуха, использующую, как минимум один источник предварительно сжатого воздуха, систему подачи топлива, использующую, как минимум, один вид топлива, и систему детонационного горения, состоящую из динамичной камеры газогенерации, керамической камеры сгорания, с, как минимум, двумя отдельными устройствами запуска процесса детонационного горения, работающими, как минимум, от основной топливной системы, выходного сопла и маятникового керамического шибера, расположенного внутри системы детонационного горения, ось которого имеет возможность фиксации его в среднем положении, для разделения системы детонационного горения в продольном сечении на две равные симметричные незапертые области в нерабочем режиме, и возможность ограниченных поворотов в крайние положения керамического шибера в рабочем режиме, для разделения системы детонационного горения в продольном сечении на две поочередно динамично запираемые в противофазе области системы детонационного горения, одна из которых открыта со стороны подачи топливовоздушной смеси и заперта в сторону выходного сопла, а другая в противофазе, заперта со стороны подачи топливно-воздушной смеси и открыта в сторону выходного сопла, а также включает в себя как минимум одно стартерное устройство, которое имеет возможность ограниченно поворачивать ось маятникового керамического шибера в его крайние положения, а также фиксировать ось маятникового керамического шибера в его среднем положении. Для вариантов исполнения маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения, использующих в работе режимы разной степени предварительного сжатия основной рабочей смеси, в режиме малой степени предварительного сжатия основной рабочей смеси высокая эффективность системы запуска процесса детонационного горения может быть достигнута за счет использования комбинированных устройств запуска процесса детонационного горения в керамической камере сгорания, которые содержат дополнительную топливную систему с отдельным баком дополнительного легковоспламеняющегося топлива для возможности инициации и запуска общего процесса детонационного горения в режиме низкой степени предварительного сжатия основной топливовоздушной смеси и это позволяет осуществлять переход на прямоточный режим при скоростях набегающего воздушного потока в несколько раз ниже 1,5 Маха, в отличие от обычных прямоточных воздушных реактивных двигателей. Также для управляемого воздействия на газодинамическое течение, при котором требуется подвод энергии в поток на основе плазменных образований различных типов, может использоваться вариант исполнения маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения, в котором выходное сопло содержит МГД генератор, электроэнергия которого может быть использована также и для электроснабжения тяговых электродвигателей.
Из уровня техники также известно, что реактивные двигатели, использующие «быстрое» детонационное горение намного эффективнее существующих реактивных двигателей, использующих «медленное» обычное горение топлива. Кроме того, высокоэффективное детонационное горение в авиационных двигателях позволяет эффективно использовать такое легкое топливо, как - метан (сравнительно недорогой очищенный природный газ), который не используется в настоящее время для авиационных реактивных двигателей, что может значительно облегчить летательные аппараты и придать им новые необычные свойства.
Однако в настоящее время не известен многофункциональный гибридный летательный аппарат дисковидной формы в плане (дисколёт), использующий гибридную силовую установку, содержащую тяговые электродвигатели и маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения, в МГД генераторе которого вырабатывается электроэнергия, для питания тяговых электродвигателей, имеющих возможность поворота в любом направлении, и представляющего собой многофункциональный гибридный летательный аппарат, с вертикальным взлетом и посадкой, сочетающий в себе свойства мультикоптера, экраноплана, экранолета, конвертоплана и самолета широкого диапазона скоростей, способного эффективно использовать легкое топливо - метан (сравнительно недорогой очищенный природный газ).
Таким образом, остается актуальной задача создания многофункционального гибридного летательного аппарата дисковидной формы в плане (дисколёта), использующего гибридную силовую установку, содержащую тяговые электродвигатели и маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения, в МГД генераторе которого вырабатывается электроэнергия, для питания тяговых электродвигателей, имеющих возможность поворота в любом направлении, и представляющего собой многофункциональный гибридный летательный аппарат, с вертикальным взлетом и посадкой, сочетающий в себе свойства мультикоптера, экраноплана, экранолета, конвертоплана и самолета широкого диапазона скоростей, способного эффективно использовать легкое топливо - метан (сравнительно недорогой очищенный природный газ).
Задачей достижения технического результата, на который направлена заявленная группа изобретений, является создание многофункционального гибридного летательного аппарата дисковидной формы в плане (дисколёта), использующего гибридную силовую установку, содержащую тяговые электродвигатели и маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения, в МГД генераторе которого вырабатывается электроэнергия, для питания тяговых электродвигателей, имеющих возможность поворота в любом направлении, и представляющего собой многофункциональный гибридный летательный аппарат, с вертикальным взлетом и посадкой, сочетающий в себе свойства мультикоптера, экраноплана, экранолета, конвертоплана и самолета широкого диапазона скоростей, способного эффективно использовать легкое топливо - метан (сравнительно недорогой очищенный природный газ).
Указанная задача (достижение технического результата) решается тем, что предложена гибридная силовая установка, которая предназначена для конструкции многофункционального гибридного летательного аппарата дисковидной формы в плане (дисколёта), характеризующаяся тем, что включает в себя систему управления, электроустановку, первичный источник энергии, который содержит, как минимум, один электрический аккумулятор и/или накопитель электроэнергии любого известного вида, основные топливные баки, а также системы подачи топлива, как минимум один воздушный компрессор с приводом от теплового двигателя и/или обратимой электромашины, как минимум, три поворотных электродвигателя, имеющих возможность поворота в любом направлении и подключенных к электроустановке, на выходных валах, которых установлены пропеллеры, с изменяемым или неизменяемым углом атаки, функции которых на взлете и при посадке - как подъемные, а в горизонтальном полете - как тянущие, как минимум, одно маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения, выходное сопло которого, содержит устройство регулирования направления реактивной тяги и МГД генератор, подключенный к электроустановке, а на входе системы подачи воздуха, которого установлена дополнительная регулируемая система подачи предварительно сжатого воздуха, которая содержит регулируемый воздухозаборник, который имеет возможность полного закрытия внешнего потока воздуха или регулирования дозвукового или сверхзвукового внешнего набегающего потока воздуха, а также содержит клапан подачи предварительно сжатого воздуха от воздушного компрессора.
Указанная задача (достижение технического результата) решается также тем, что предложена гибридная силовая установка, которая предназначена для конструкции многофункционального гибридного летательного аппарата ромбовидной формы в плане (ромболёта), характеризующаяся тем, что включает в себя систему управления, электроустановку, первичный источник энергии, который содержит, как минимум, один электрический аккумулятор и/или накопитель электроэнергии любого известного вида, основные топливные баки, а также системы подачи топлива, как минимум один воздушный компрессор с приводом от теплового двигателя и/или обратимой электромашины, как минимум, три поворотных электродвигателя, имеющих возможность поворота в любом направлении и подключенных к электроустановке, на выходных валах, которых установлены пропеллеры, с изменяемым или неизменяемым углом атаки, функции которых на взлете и при посадке - как подъемные, а в горизонтальном полете - как тянущие, как минимум, одно маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения, выходное сопло которого, содержит устройство регулирования направления реактивной тяги и МГД генератор, подключенный к электроустановке, а на входе системы подачи воздуха, которого установлена дополнительная регулируемая система подачи предварительно сжатого воздуха, которая содержит регулируемый воздухозаборник, который имеет возможность полного закрытия внешнего потока воздуха или регулирования дозвукового или сверхзвукового внешнего набегающего потока воздуха, а также содержит клапан подачи предварительно сжатого воздуха от воздушного компрессора, и при этом маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения содержит дополнительную топливную систему с отдельным баком дополнительного легковоспламеняющегося топлива для возможности инициации и запуска общего процесса детонационного горения в режиме низкой степени предварительного сжатия основной топливовоздушной смеси.
Указанная задача (достижение технического результата) решается также тем, что предложен Дисколёт Криштопа с вертикальным взлетом и посадкой, сочетающий в себе свойства мультикоптера, экраноплана, экранолета, конвертоплана и самолета широкого диапазона скоростей, характеризующийся тем, что включает в себя несущий корпус, в виде «летающее крыло» дисковидной формы в плане, по краям которого имеются, как минимум, три сквозные круглые отверстия, центры которых представляют собой любую известную геометрическую фигуру, в которых установлены механизмы поворота в любом направлении крепления поворотных электродвигателей, а в центре, которого расположен симметричный округлой формы грузопассажирский салон, внутри которого расположены также основные топливные баки и системы подачи топлива для гибридной силовой установки, включающей в себя систему управления, электроустановку, первичный источник энергии, который содержит, как минимум, один электрический аккумулятор и/или накопитель электроэнергии любого известного вида, основные топливные баки, а также системы подачи топлива, как минимум один воздушный компрессор с приводом от теплового двигателя и/или обратимой электромашины, как минимум, три поворотных электродвигателя, имеющих возможность поворота в любом направлении и подключенных к электроустановке, на выходных валах, которых установлены пропеллеры, с изменяемым или неизменяемым углом атаки, функции которых на взлете и при посадке - как подъемные, а в горизонтальном полете - как тянущие, как минимум, одно маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения, выходное сопло которого, содержит устройство регулирования направления реактивной тяги и МГД генератор, подключенный к электроустановке, а на входе системы подачи воздуха, которого установлена дополнительная регулируемая система подачи предварительно сжатого воздуха, которая содержит регулируемый воздухозаборник, который имеет возможность полного закрытия внешнего потока воздуха или регулирования дозвукового или сверхзвукового внешнего набегающего потока воздуха, а также содержит клапан подачи предварительно сжатого воздуха от воздушного компрессора, и при этом поворотные электродвигатели закреплены на механизмах поворота в любом направлении в сквозных круглых отверстиях несущего корпуса, а воздушные компрессоры и маятниково-шиберные устройства реактивного детонационного горения в составе гибридной электросиловой установки закреплены неподвижно в нижней части несущего корпуса.
Указанная задача (достижение технического результата) решается также тем, что предложен Дисколёт Криштопа с вертикальным взлетом и посадкой, сочетающий в себе свойства мультикоптера, экраноплана, экранолета, конвертоплана и самолета широкого диапазона скоростей, характеризующийся тем, что включает в себя несущий корпус, в виде «летающее крыло» дисковидной формы в плане, по краям которого имеются, как минимум, три сквозные круглые отверстия, центры которых представляют собой любую известную геометрическую фигуру, в которых установлены механизмы поворота в любом направлении крепления поворотных электродвигателей, а в центре, которого расположен симметричный округлой формы грузопассажирский салон, внутри которого расположены также основные топливные баки и системы подачи топлива для гибридной силовой установки, включающей в себя систему управления, электроустановку, первичный источник энергии, который содержит, как минимум, один электрический аккумулятор и/или накопитель электроэнергии любого известного вида, основные топливные баки, а также системы подачи топлива, как минимум один воздушный компрессор с приводом от теплового двигателя и/или обратимой электромашины, как минимум, три поворотных электродвигателя, имеющих возможность поворота в любом направлении и подключенных к электроустановке, на выходных валах, которых установлены пропеллеры, с изменяемым или неизменяемым углом атаки, функции которых на взлете и при посадке - как подъемные, а в горизонтальном полете - как тянущие, как минимум, одно маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения, которое содержит дополнительную топливную систему с отдельным баком дополнительного легковоспламеняющегося топлива для возможности инициации и запуска общего процесса детонационного горения в режиме низкой степени предварительного сжатия основной топливовоздушной смеси, а выходное сопло которого, содержит устройство регулирования направления реактивной тяги и МГД генератор, подключенный к электроустановке, а на входе системы подачи воздуха, которого установлена дополнительная регулируемая система подачи предварительно сжатого воздуха, которая содержит регулируемый воздухозаборник, который имеет возможность полного закрытия внешнего потока воздуха или регулирования дозвукового или сверхзвукового внешнего набегающего потока воздуха, а также содержит клапан подачи предварительно сжатого воздуха от воздушного компрессора, и при этом поворотные электродвигатели закреплены на механизмах поворота в любом направлении в сквозных круглых отверстиях несущего корпуса, а воздушные компрессоры и маятниково-шиберные устройства реактивного детонационного горения в составе гибридной электросиловой установки закреплены неподвижно в нижней части несущего корпуса.
Технический результат достигается также в способе функционирования Дисколёта Криштопа (далее - ДЛК) с гибридной силовой установкой (далее - ГСУ), заключающемся в том, что вертикальный взлет ДЛК осуществляет, как мультикоптер, при горизонтальном положении всех пропеллеров поворотных электродвигателей, работающих как подъемные, с электроснабжением от МГД генератора в выходном сопле маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения (далее - МШУРДГ) при положении устройства регулирования направления реактивной тяги (далее -УРНРТ) в режиме скомпенсированной прямой и реверсной тяги и в режиме работы дополнительной регулируемой системы подачи предварительно сжатого воздуха (далее - ДРСППСВ) на входе МШУРДГ только от воздушных компрессоров, и далее при высотах полета ДЛК, равных 0.05-0.2 ширины дисковидного крыла, переходит в режим полета, как экраноплана, при переводе положения УРНРТ в режим максимальной прямой тяги, с регулированием положения ДЛК по крену и тангажу величиной тяги пропеллеров поворотных электродвигателей, с дальнейшим увеличением скорости полета, достаточной для перехода на режим полета, как конвертоплана, когда пропеллеры поворотных электродвигателей переводятся в положение, как тянущие и при этом подъемная сила обеспечивается несущим корпусом, в виде «летающее крыло» дисковидной формы в плане с дальнейшим переходом в режим полета, как экранолета или самолета дозвукового или околозвукового диапазона скоростей, при переводе режима работы ДРСППСВ на подачу предварительно сжатого воздуха на вход МШУРДГ от внешнего набегающего потока воздуха с отключением воздушных компрессоров, а при достижении ДЛК высоты и скорости полета перехода на сверхзвуковой диапазон скоростей, все пропеллеры поворотных электродвигателей переводятся в горизонтальное положение и работают, как подъемные, с регулированием положения ДЛК по крену, тангажу и углам рысканья в сверхзвуковом полете, величиной и направлением вектора тяги пропеллеров поворотных электродвигателей, с последующим дальнейшим аналогичным обратным переходом от сверхзвуковой к околозвуковой и далее дозвуковой скорости полета, как самолета или конвертоплана, с дальнейшим плавным планированием, как самолета, по нисходящей глиссаде к месту посадки, с уменьшением горизонтальной скорости полета ДЛК, используя режим компенсации прямой и реверсной тяги или режим полной реверсной тяги УРНРТ МШУРДГ ГСУ и дальнейшей вертикальной плавной посадкой при нулевой горизонтальной скорости, как мультикоптер, при положении УРНРТ на режиме полной компенсации прямой и реверсной тяги МШУРДГ ГСУ.
Сущность группы изобретений поясняется чертежами Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3 и Фиг. 4.
На чертежах Фиг. 1 (-А-, -В-, -С-) представлены общие пояснительные эскизы варианта исполнения Дисколёта Криштопа (далее - ДЛК) с вариантом исполнения гибридной силовой установкой (далее - ГСУ), где в центре несущего корпуса 1, в виде «летающее крыло» дисковидной формы в плане, расположен симметричный округлой формы грузопассажирский салон 3 (убирающиеся шасси и откидной люк-трап на эскизах не показаны), и внутри несущего корпуса 1 расположены основные топливные баки и системы подачи топлива для ГСУ (на эскизе не показаны), а по внешнему периметру несущего корпуса 1 имеются симметрично расположенные относительно друг друга, например, четыре сквозные круглые отверстия 2/1 - 2/2 - 2/3 - 2/4 (Фиг. 1 -А- вид ДЛК сверху), центры которых представляют собой известную фигуру - квадрат, в которых установлены механизмы поворота в любом направлении 11 (Фиг. 1 -С-), например конструкции с кольцевым механизмом поворота 10 в горизонтальной плоскости (несущего корпуса 1, в виде «летающее крыло» дисковидной формы в плане), на котором закреплены поворотные механизмы 8 и 12 поворотной оси 9, относительно кольцевого механизма поворота 10 в горизонтальной плоскости, на которой закреплены поворотные электродвигатели 7, на валу которых установлены пропеллеры 13, например, с неизменяемым углом атаки, в составе ГСУ. На эскизе (Фиг. 1 -В -) фронтальный вид ДЛК в направлении полета (стрелка на оси 2/1 - 2/2 Фиг. 1 -А-, вид ДЛК сверху), где, например, в центре нижней части несущего корпуса 1 жестко закреплены, например, два МШУРДГ, левый МШУРДГ 4, газовая турбина 5 привода воздушных компрессоров (например, может быть использован серийный турбовинтовой двигатель, у которого, вместо воздушного винта на выходном валу, установлены дополнительно обратимая электромашина и воздушный компрессор), и правый МШУРДГ 6 в составе ГСУ.
На чертеже Фиг. 2 представлена функциональная схема варианта исполнения ГСУ, которая, например, включает в себя, систему управления 14, электроустановку 26, первичный источник энергии - электрический аккумулятор 15, основные топливные баки и система подачи топлива (на эскизе не показаны), первый воздушный компрессор 18 с механизмом 19 отключения передачи вращающего момента, обратимую электромашину 20, второй воздушный компрессор 21 с приводом от газовой турбины 5 (например, может быть использован серийный турбовинтовой двигатель, у которого вместо воздушного винта на выходном валу установлены обратимая электромашина и воздушный компрессор), четыре поворотных электродвигателя 7, имеющих возможность поворота в любом направлении и подключенных к электроустановке 26, первое МШУРДГ 4, выходное сопло 22 которого, содержит устройство регулирования направления реактивной тяги (на эскизе не показано) и МГД генератор 24, подключенный к электроустановке 26, а на входе системы подачи воздуха, которого установлена дополнительная регулируемая система подачи предварительно сжатого воздуха 16, а также второе МШУРДГ 6, выходное сопло 23 которого, содержит устройство регулирования реверса реактивной тяги (на эскизе не показано) и МГД генератор 25, подключенный к электроустановке 26, а на входе системы подачи воздуха, которого установлена дополнительная регулируемая система подачи предварительно сжатого воздуха 17.
На чертежах Фиг. 3 (-А-, -В-, -С-) представлена функциональная схема варианта исполнения дополнительной регулируемой системы подачи предварительно сжатого воздуха на входе системы подачи воздуха МШУРДГ, выполненной, например (Фиг. 3 -J-), в виде плоского входного устройства, двухмерного течения, имеющего регулируемое прямоугольное поперечное сечение, образованного им канала, содержащего меняющие свое положение и форму клинья 29 регулирования скачков давления, набегающего внешнего сверхзвукового потока воздуха, и содержащей регулируемый шибер 27, который имеет возможность подачи предварительно сжатого воздуха в только от воздушных компрессоров, а также регулируемый шибер 28, который имеет возможность регулировать величину прямоугольного поперечного сечения, образованного им канала входного устройства и подачи предварительно сжатого воздуха от набегающего встречного потока воздуха для функции, регулируемого дозвукового или сверхзвукового воздухозаборника, с возможностью полного закрытия доступа набегающего встречного потока воздуха, в составе ГСУ. Режимы работы дополнительной регулируемой системы подачи предварительно сжатого воздуха показаны на эскизах: на Фиг. 3 - J - ГСУ отключена и шиберы 27 и 28 закрыты, на Фиг. 3 -F- режим работы ГСУ где подача в МШУРДГ предварительно сжатого воздуха только от воздушных компрессоров и шибер 28 закрыт, а шибер 27 открыт, на Фиг. 3 - Е - режим работы ГСУ где подача в МШУРДГ предварительно сжатого воздуха только от набегающего встречного дозвукового потока воздуха, и шибер 27 закрыт, а шибер 28 имеет возможность регулировать величину набегающего потока воздуха и выполняет функцию регулируемого дозвукового воздухозаборника и на Фиг. 3 - D - режим работы ГСУ где подача в МШУРДГ предварительно сжатого воздуха только от набегающего встречного сверхзвукового потока воздуха, и шибер 27 закрыт, а шибер 28 в положении частичного открытия и внутри, образованного им канала регулируемого сверхзвукового воздухозаборника регулирует скачки давления, набегающего внешнего сверхзвукового потока воздуха с помощью, меняющих свое положение и форму клиньев 29. Другие варианты исполнения устройств дополнительной регулируемой системы подачи предварительно сжатого воздуха могут выполнены любым известным способом и могут использоваться для всех МШУРДГ в составе ГСУ.
На чертеже Фиг. 4 - представлен эскиз варианта исполнения устройства регулирования направления реактивной тяги на примере МШУРДГ 4, в виде короба, у которого две противоположные стенки 32 (показаны пунктиром) неподвижные и на них неподвижно закреплены поворотные шарниры 30 и 31, в которых закреплены две поворотные заслонки 33 и 34, которые могут поворачиваться и обеспечивать режим максимальной прямой тяги МШУРДГ в положении (Фиг. 4 -L-), или режим скомпенсированной прямой и реверсной тяги МШУРДГ в положении (Фиг. 4 -М-), или режим полной реверсной тяги МШУРДГ в положении (Фиг. 4 -N-). Другие варианты исполнения устройств регулирования реактивной тяги МШУРДГ могут выполнены любым известным способом и могут использоваться для всех МШУРДГ в составе ГСУ.
Работа описанного Дисколёта Криштопа (далее - ДЛК) с гибридной силовой установкой (далее - ГСУ) происходит следующим образом. В исходном положении ДЛК стоит на ровной твердой площадке на убирающихся в полете шасси (на эскизе не показаны) с отключенной и полностью заправленной ГСУ, у которой все пропеллеры 13 поворотных электродвигателей 7 (Фиг. 1 -С-) установлены в горизонтальное положение, Устройства регулирования направления реактивной тяги МШУРДГ 4 и МШУРДГ 6 (Фиг. 1 -В-) в режиме скомпенсированной прямой и реверсной тяги МШУРДГ в положении (Фиг. 4 -М-), а дополнительные регулируемые системы подачи предварительно сжатого воздуха на входе систем подачи воздуха обеих МШУРДГ в положении полного закрытия внешнего потока воздуха (Фиг. 3 -J-). Далее через систему управления 14, обратимая электромашина 20 (Фиг. 2) с питанием от аккумулятора 15 запускает в работу газовую турбину 5 привода воздушного компрессора 21 и запускается в работу воздушный компрессор 18 включением механизма 19 передачи вращающего момента. И таким образом, предварительно сжатый воздух от воздушного компрессора 18 и воздушного компрессора 21 при открытии шибера 27, при закрытом шибере 28, поступает вход системы подачи воздуха одного из МШУРДГ, например МШУРДГ 4 (Фиг. 2) в составе ГСУ, и МШУРДГ 4 запускается в работу, а затем аналогично запускается в работу МШУРДГ 6, с подачей электроэнергии от МГД генераторов обеих МШУРДГ через электроустановку 26 на поворотные электродвигатели 7 и тяга пропеллеров 13, работающих как подъемные, обеспечивает вертикальный взлет ДЛК, как мультикоптера. Далее при высотах полета ДЛК равных 0.05-0.2 ширины дисковидного крыла ДЛК, переходит в режим полета, как экраноплана, при переводе положения устройств регулирования направления реактивной тяги в режим максимальной прямой тяги (Фиг. 4 -L-) обеих МШУРДГ ГСУ с регулированием положения ДЛК по крену и тангажу величиной тяги пропеллеров поворотных электродвигателей. Затем, при дальнейшем увеличении скорости полета, достаточной для перехода на режим полета, как конвертоплана, когда пропеллеры поворотных электродвигателей переводятся в положение, как тянущие и при этом подъемная сила обеспечивается несущим корпусом 1 (Фиг. 1-А- и Фиг. 1-В-), в виде «летающее крыло» дисковидной формы в плане ДЛК с дальнейшим переходом в режим полета, как экранолета или самолета дозвукового диапазона скоростей. При необходимости регулирования по углам рысканья при полете ДЛК используется дополнительная функция использования поворотных электродвигателей с пропеллерами, как активных и/или пассивных вертикальных рулей, и в этом режиме, например один из вариантов, когда два поворотных электродвигателя 7, расположенных в круглых отверстиях 2/3-2/4 (Фиг. 1 -А-) поворачиваются кольцевыми механизмами поворота 10 в горизонтальной плоскости (Фиг. 1 -С-) в положение, когда вектор тяги пропеллера 13 поворотного электродвигателя 7 в круглом отверстии 2/3 (Фиг. 1 -А-) направлении внешнего края с левой стороны ДЛК перпендикулярно оси 2/1-2/2 (Фиг. 1 -А-), а вектор тяги пропеллера 13 поворотного электродвигателя 7 в круглом отверстии 2/4 (Фиг. 1 -А-) направлении внешнего края с правой стороны ДЛК перпендикулярно оси 2/1-2/2 (Фиг. 1 -А-). Таким образом, регулируя мощность противоположно направленных векторов тяги от пропеллера 13 поворотного электродвигателя 7 в круглом отверстии 2/3 и пропеллера 13 поворотного электродвигателя 7 в круглом отверстии 2/4 можно компенсировать по углам рысканья в полете ДЛК и при этом можно в этом режиме также отключать электропитание обеих поворотных электродвигателей 7 в круглых отверстиях 2/3 и 2/4, с тем, чтобы использовать их поворотные пропеллеры 13, как пассивные вертикальные рули ДЛК, а при необходимости включать один или оба поворотных электродвигателя 7 с регулированием положения ДЛК по углам рысканья величиной тяги пропеллеров поворотных электродвигателей. Аналогично могут использоваться любые варианты комбинаций, положения и мощности тяги пропеллеров поворотных электродвигателей. При достижении скорости полета ДЛК, когда давление набегающего потока воздуха превысит давление предварительно сжатого воздуха от воздушного компрессора 18 и воздушного компрессора 21 в каждой дополнительной регулируемой системы подачи предварительно сжатого воздуха на входе системы подачи воздуха обеих МШУРДГ шиберы 27 и 28 переводятся в положение регулирования дозвукового (Фиг. 3 -Е-) внешнего набегающего потока воздуха, а воздушные компрессоры отключаются. Далее, при достижении ДЛК высоты и скорости полета перехода на сверхзвуковой диапазон скоростей, все пропеллеры поворотных электродвигателей переводятся в горизонтальное положение и работают, как подъемные, а системы подачи предварительно сжатого воздуха на входе системы подачи воздуха обеих МШУРДГ в положение Фиг. 3 -D-режима работы ГСУ, где подача в МШУРДГ предварительно сжатого воздуха только от набегающего встречного сверхзвукового потока воздуха, и шибер 27 закрыт, а шибер 28 в положении частичного открытия и внутри, образованного им канала регулируемого сверхзвукового воздухозаборника регулирует скачки давления, набегающего внешнего сверхзвукового потока воздуха с помощью, меняющих свое положение и форму клиньев 29. Переход от сверхзвуковой к дозвуковой скорости полета ДЛК осуществляется в обратном порядке, вышеописанному, и достижением дозвуковых режимов полета, как конвертоплана, с дальнейшим плавным планированием, как самолета, по нисходящей глиссаде к месту посадки, с уменьшением горизонтальной скорости полета ДЛК при положении устройства регулирования направления реактивной тяги на переходных режимах частичной компенсации прямой и реверсной тяги (Фиг. 4 -М-) или режимах полной реверсной тяги МШУРДГ в положении (Фиг. 4 -N-) МШУРДГ ГСУ и переводом всех пропеллеров 13 поворотных электродвигателей 7 в горизонтальное положение, работающих как подъемные, обеспечивая вертикальную плавную посадку ДЛК на ровную твердую площадку на выпущенные шасси (на эскизе не показаны), как мультикоптера, при нулевой горизонтальной скорости, в положении устройства регулирования направления реактивной тяги на режимах регулирования прямой и/или реверсной тяги (Фиг. 4 -L-), (Фиг. 4 -М-) и (Фиг. 4 -J-) МШУРДГ ГСУ. Алгоритм работы других вариантов исполнений ГСУ и ДЛК аналогичен вышеописанному. При этом особая сверхманевренность ДЛК в полете может достигаться при использовании всего возможного спектра комплексного регулирования векторов тяги пропеллеров поворотных электродвигателей и устройств регулирования направления реактивной тяги, например для режима «торможение задним ходом» ДЛК, из режима прямолинейного полета ДЛК, достаточно сначала перевести устройства регулирования направления реактивной тяги в режим скомпенсированной прямой и реверсной тяги МШУРДГ в положении (Фиг. 4 -М-) и при переводе дополнительной регулируемой системы подачи предварительно сжатого воздуха в режим работы ГСУ где подача в МШУРДГ предварительно сжатого воздуха только от воздушных компрессоров (Фиг. 3 -F-), а вектора направления тяги поворотных электродвигателей перевести в направление по касательной к внешнему краю (например, по часовой стрелке) несущего корпуса 1 ДЛК, «летающее крыло» дисковидной формы в плане, и после поворота на 180 градусов несущего корпуса 1 ДЛК, все поворотные электродвигатели переводятся в горизонтальное положение, как подъемные, а устройства регулирования направления реактивной тяги в режим максимальной прямой тяги МШУРДГ в положении (Фиг. 4 -L-), осуществляя таким образом эффективное «торможение задним ходом» ДЛК в горизонтальном полете.
Благодаря вышеперечисленному в группе изобретений достигается технический результат, заключающийся в создании Дисколёта Криштопа, использующего гибридную силовую установку, содержащую тяговые электродвигатели и маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения, в МГД генераторе которого вырабатывается электроэнергия, для питания тяговых электродвигателей, имеющих возможность поворота в любом направлении, и представляющего собой многофункциональный гибридный летательный аппарат, с вертикальным взлетом и посадкой, сочетающий в себе свойства мультикоптера, экраноплана, экранолета, конвертоплана и самолета широкого диапазона скоростей, способного эффективно использовать легкое топливо - метан (сравнительно недорогой очищенный природный газ).
Список литературы
1. А.А. Васильев. Особенности применения детонации в двигательных установках, с. 129, 141-145.
2. Ф.А. Быковский и др. Инициирование детонации в потоках водородно-воздушных смесей, с. 521-539 / Импульсные Детонационные Двигатели. Под редакцией д.ф.м.н. С.М. Фролова. ТОРУС-ПРЕСС, М., 2006).
3. В.А. Левин и др. Инициирование газовой детонации электрическими разрядами / Импульсные Детонационные Двигатели. Под редакцией д.ф.м.н. С.М. Фролова. ТОРУС-ПРЕСС, 2006, М., с. 235-254.
4. Тамоян Г.С Учебное пособие по курсу "Специальные электрические машины" -МГД-машины и устройства.
5. Каулинг Т. Магнитная гидродинамика. М.: Изд-во МИР, 1964. 80 с.
6. Теория и расчет воздушно-реактивных двигателей: Учебник для вузов / В.М. Акимов, В.И. Бакулев, Р.И. Курзинер, В.В. Поляков, В.А. Сосунов, С.М. Шляхтенко; Под ред. С.М. Шляхтенко. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1987.
7. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. - 4-е изд. - М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1976.
8. В.М. Корнеев. Особенности конструкции газотурбинных двигателей. - 2018.
9. A.M. Криштоп - Патент на полезную модель «Маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения» RU 164690 от 22.03.2016 г.
10.1. Ушаков А.П. Общая компоновка и внешняя аэродинамика дисковидных микро - и мини летательных аппаратов вертикального взлета и посадки: тез. докл. на Первом Московском международном форуме «Беспилотные многоцелевые комплексы в интересах ТЭК», «UVS-ТЕСН 2007».
11.2. Ушаков А.П., Соколов Е.И. Общая компоновка и внешняя аэродинамика дисковидных микро- и мини летательных аппаратов вертикального взлета - посадки // Первый международный форум-выставка «Беспилотные многоцелевые комплексы в интересах ТЭК».-М., 2007.
Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям силовых установок и летательных аппаратов. Гибридная силовая установка содержит тяговые электродвигатели и маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения, в МГД генераторе которого вырабатывается электроэнергия для питания тяговых электродвигателей. Дисколёт с вертикальным взлетом и посадкой, сочетающий в себе свойства мультикоптера, экраноплана, экранолета, конвертоплана и самолета широкого диапазона скоростей, включает несущий корпус дисковидной формы. По краям диска имеется три сквозных отверстия, в которых установлены механизмы поворота электродвигателей. В центре корпуса расположен грузопассажирский салон, внутри которого расположены топливные баки и системы подачи топлива для гибридной силовой установки. Воздушные компрессоры и маятниково-шиберные устройства реактивного детонационного горения в составе гибридной силовой установки закреплены неподвижно в нижней части несущего корпуса. Обеспечивается создание многофункционального гибридного летательного аппарата вертикального взлета и посадки. 5 н.п. ф-лы, 4 ил. 
1. Гибридная силовая установка, которая предназначена для конструкции многофункционального гибридного летательного аппарата дисковидной формы в плане - дисколета, характеризующаяся тем, что включает в себя систему управления, электроустановку, первичный источник энергии, который содержит как минимум один электрический аккумулятор и/или накопитель электроэнергии любого известного вида, основные топливные баки, а также системы подачи топлива, как минимум один воздушный компрессор с приводом от теплового двигателя и/или обратимой электромашины, как минимум три поворотных электродвигателя, имеющих возможность поворота в любом направлении и подключенных к электроустановке, на выходных валах которых установлены пропеллеры, с изменяемым или неизменяемым углом атаки, функции которых на взлете и при посадке - как подъемные, а в горизонтальном полете - как тянущие, как минимум одно маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения, выходное сопло которого содержит устройство регулирования направления реактивной тяги и МГД генератор, подключенный к электроустановке, а на входе системы подачи воздуха которого установлена дополнительная регулируемая система подачи предварительно сжатого воздуха, которая содержит регулируемый воздухозаборник, который имеет возможность полного закрытия внешнего потока воздуха или регулирования дозвукового или сверхзвукового внешнего набегающего потока воздуха, а также содержит клапан подачи предварительно сжатого воздуха от воздушного компрессора.
2. Гибридная силовая установка, которая предназначена для конструкции многофункционального гибридного летательного аппарата дисковидной формы в плане - дисколета, характеризующаяся тем, что включает в себя систему управления, электроустановку, первичный источник энергии, который содержит как минимум один электрический аккумулятор и/или накопитель электроэнергии любого известного вида, основные топливные баки, а также системы подачи топлива, как минимум один воздушный компрессор с приводом от теплового двигателя и/или обратимой электромашины, как минимум три поворотных электродвигателя, имеющих возможность поворота в любом направлении и подключенных к электроустановке, на выходных валах которых установлены пропеллеры, с изменяемым или неизменяемым углом атаки, функции которых на взлете и при посадке - как подъемные, а в горизонтальном полете - как тянущие, как минимум одно маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения, выходное сопло которого содержит устройство регулирования направления реактивной тяги и МГД генератор, подключенный к электроустановке, а на входе системы подачи воздуха которого установлена дополнительная регулируемая система подачи предварительно сжатого воздуха, которая содержит регулируемый воздухозаборник, который имеет возможность полного закрытия внешнего потока воздуха или регулирования дозвукового или сверхзвукового внешнего набегающего потока воздуха, а также содержит клапан подачи предварительно сжатого воздуха от воздушного компрессора, и при этом маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения содержит дополнительную топливную систему с отдельным баком дополнительного легковоспламеняющегося топлива для возможности инициации и запуска общего процесса детонационного горения в режиме низкой степени предварительного сжатия основной топливовоздушной смеси.
3. Дисколет с вертикальным взлетом и посадкой, сочетающий в себе свойства мульти-коптера, экраноплана, экранолета, конвертоплана и самолета широкого диапазона скоростей, характеризующийся тем, что включает в себя несущий корпус в виде «летающее крыло» дисковидной формы в плане, по краям которого имеются как минимум три сквозные круглые отверстия, центры которых представляют собой любую известную геометрическую фигуру, в которых установлены механизмы поворота в любом направлении крепления поворотных электродвигателей, а в центре которого расположен симметричный округлой формы грузопассажирский салон, внутри которого расположены также основные топливные баки и системы подачи топлива для гибридной силовой установки, включающей в себя систему управления, электроустановку, первичный источник энергии, который содержит как минимум один электрический аккумулятор и/или накопитель электроэнергии любого известного вида, основные топливные баки, а также системы подачи топлива, как минимум один воздушный компрессор с приводом от теплового двигателя и/или обратимой электромашины, как минимум три поворотных электродвигателя, имеющих возможность поворота в любом направлении и подключенных к электроустановке, на выходных валах которых установлены пропеллеры с изменяемым или неизменяемым углом атаки, функции которых на взлете и при посадке - как подъемные, а в горизонтальном полете - как тянущие, как минимум одно маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения, выходное сопло которого содержит устройство регулирования направления реактивной тяги и МГД генератор, подключенный к электроустановке, а на входе системы подачи воздуха которого установлена дополнительная регулируемая система подачи предварительно сжатого воздуха, которая содержит регулируемый воздухозаборник, который имеет возможность полного закрытия внешнего потока воздуха или регулирования дозвукового или сверхзвукового внешнего набегающего потока воздуха, а также содержит клапан подачи предварительно сжатого воздуха от воздушного компрессора, и при этом поворотные электродвигатели закреплены на механизмах поворота в любом направлении в сквозных круглых отверстиях несущего корпуса, а воздушные компрессоры и маятниково-шиберные устройства реактивного детонационного горения в составе гибридной электросиловой установки закреплены неподвижно в нижней части несущего корпуса.
4. Дисколет с вертикальным взлетом и посадкой, сочетающий в себе свойства мульти-коптера, экраноплана, экранолета, конвертоплана и самолета широкого диапазона скоростей, характеризующийся тем, что включает в себя несущий корпус в виде «летающее крыло» дисковидной формы в плане, по краям которого имеются как минимум три сквозные круглые отверстия, центры которых представляют собой любую известную геометрическую фигуру, в которых установлены механизмы поворота в любом направлении крепления поворотных электродвигателей, а в центре которого расположен симметричный округлой формы грузопассажирский салон, внутри которого расположены также основные топливные баки и системы подачи топлива для гибридной силовой установки, включающей в себя систему управления, электроустановку, первичный источник энергии, который содержит как минимум один электрический аккумулятор и/или накопитель электроэнергии любого известного вида, основные топливные баки, а также системы подачи топлива, как минимум один воздушный компрессор с приводом от теплового двигателя и/или обратимой электромашины, как минимум три поворотных электродвигателя, имеющих возможность поворота в любом направлении и подключенных к электроустановке, на выходных валах которых установлены пропеллеры с изменяемым или неизменяемым углом атаки, функции которых на взлете и при посадке - как подъемные, а в горизонтальном полете - как тянущие, как минимум, одно маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения, которое содержит дополнительную топливную систему с отдельным баком дополнительного легковоспламеняющегося топлива для возможности инициации и запуска общего процесса детонационного горения в режиме низкой степени предварительного сжатия основной топливовоздушной смеси, а выходное сопло которого содержит устройство регулирования направления реактивной тяги и МГД генератор, подключенный к электроустановке, а на входе системы подачи воздуха которого установлена дополнительная регулируемая система подачи предварительно сжатого воздуха, которая содержит регулируемый воздухозаборник, который имеет возможность полного закрытия внешнего потока воздуха или регулирования дозвукового или сверхзвукового внешнего набегающего потока воздуха, а также содержит клапан подачи предварительно сжатого воздуха от воздушного компрессора, и при этом поворотные электродвигатели закреплены на механизмах поворота в любом направлении в сквозных круглых отверстиях несущего корпуса, а воздушные компрессоры и маятниково-шиберные устройства реактивного детонационного горения в составе гибридной электросиловой установки закреплены неподвижно в нижней части несущего корпуса.
5. Способ функционирования дисколета (далее - ДЛ) с гибридной силовой установкой (далее - ГСУ), заключающийся в том, что вертикальный взлет ДЛ осуществляет как мульти-коптер, при горизонтальном положении всех пропеллеров поворотных электродвигателей, работающих как подъемные, с электроснабжением от МГД генератора в выходном сопле маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения (далее - МШУРДГ) при положении устройства регулирования направления реактивной тяги (далее - УРНРТ) в режиме скомпенсированной прямой и реверсной тяги и в режиме работы дополнительной регулируемой системы подачи предварительно сжатого воздуха (далее - ДРСППСВ) на входе МШУРДГ только от воздушных компрессоров и далее при высотах полета ДЛ, равных 0.05-0.2 ширины дисковидного крыла, переходит в режим полета как экраноплана, при переводе положения УРНРТ в режим максимальной прямой тяги, с регулированием положения ДЛ по крену и тангажу величиной тяги пропеллеров поворотных электродвигателей, с дальнейшим увеличением скорости полета, достаточной для перехода на режим полета как конвертоплана, когда пропеллеры поворотных электродвигателей переводятся в положение как тянущие и при этом подъемная сила обеспечивается несущим корпусом в виде «летающее крыло» дисковидной формы в плане с дальнейшим переходом в режим полета как экранолета или самолета дозвукового или околозвукового диапазона скоростей, при переводе режима работы ДРСППСВ на подачу предварительно сжатого воздуха на вход МШУРДГ от внешнего набегающего потока воздуха с отключением воздушных компрессоров, а при достижении ДЛ высоты и скорости полета перехода на сверхзвуковой диапазон скоростей все пропеллеры поворотных электродвигателей переводятся в горизонтальное положение и работают как подъемные, с регулированием положения ДЛ по крену, тангажу и углам рысканья в сверхзвуковом полете, величиной и направлением вектора тяги пропеллеров поворотных электродвигателей, с последующим дальнейшим аналогичным обратным переходом от сверхзвуковой к околозвуковой и далее дозвуковой скорости полета как самолета или конвертоплана, с дальнейшим плавным планированием как самолета, по нисходящей глиссаде к месту посадки, с уменьшением горизонтальной скорости полета ДЛ, используя режим компенсации прямой и реверсной тяги или режим полной реверсной тяги УРНРТ МШУРДГ ГСУ, и дальнейшей вертикальной плавной посадкой при нулевой горизонтальной скорости как мультикоптер, при положении УРНРТ на режиме полной компенсации прямой и реверсной тяги МШУРДГ ГСУ.
| АТМОСФЕРНЫЙ ДИСКОЛЁТ | 2018 |
|
RU2674534C1 |
| АППАРАТ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ | 2011 |
|
RU2458822C1 |
| CN 101905747 A, 08.12.2010 | |||
| CN 104743117 A, 01.07.2015 | |||
| ГЛУБИННАЯ ПРУЖИННАЯ МАРКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ | 0 |
|
SU164690A1 |
