Самолёт вертикального взлёта и вертикальной посадки Российский патент 2020 года по МПК B64C29/00 B64C21/00 

Известны конструкции самолетов вертикального взлета: конвертопланы и самолеты использующие реактивную подъемную силу, возникающую от выброса струи воздуха двигателей вниз. Недостаток известных конструкций заключается в сложности систем поворота крыльев с двигателями у конвертопланов и в сложности систем поворота сопла реактивных двигателей, недопустимым воздействием реактивной струи на опорные поверхности при взлете и посадке.

Известные конструкции конвертопланов и самолетов вертикального взлета имеют принципиальный недостаток связанный с способом создания подъемной силы, определяемой известным физическим законом: F=mv, где F - подъемная сила, m - масса отбрасываемого воздуха в секунду, v - его скорость (в первой степени).

Подъемную сила крыла самолета определяет известная формула:

F_y=C_ypV²S,

где F_y - подъемная сила, C_y - безразмерный коэффициент, р - объемный вес воздуха, V - скорость набегающего воздуха (в квадрате), S - площадь крыла.

Именно этим объясняется разность грузоподъемности (на порядок) между самолетами и вертолетами.

Цель изобретения - разработать конструкцию самолета вертикального взлета и вертикальной посадки с использованием преимуществ подъемной силы крыла самолета. Подъемная сила крыла самолета возникает при обтекании крыла встречным потоком воздуха с определенной скоростью, как следствие увеличения скорости движения самолета в воздухе при взлете. При отсутствии движения самолета (крыла) в воздухе подъемная сила крыла будет возникать при обтекании (принудительном обдуве) крыла воздухом с определенной скоростью. Очевидно, что для возникновения подъемной силы не имеет значения: движется крыло относительно воздуха или воздух относительно крыла.

Для реализации идеи вертикального взлета самолета используется самолет с реактивным двигателем (двигателями). Схема конструкции самолета представлена на Фиг. 1, где 1 - фезюляж самолета, 2 - крыло самолета, 3 - реактивный двигатель, 4 - накопитель сжатого воздуха, присоединенный к выходному отверстию двигателя, выполненный с возможностью интенсивного (возможно, испарительного) охлаждения выходящего из двигателя воздуха (для повышения его плотности), содержащий в торце управляемую задвижку - 5. Накопитель сжатого воздуха - 4 соединен с интеркулером - 7, воздуховодом охлажденного воздуха - 6. Интеркулер - 7 выполен с возможностью интенсивного охлаждения воздуха. Крыло - 2 выполнено с возможностью отделения его передней части - 9 по всей длине крыла на определенное расстояние с использованием системы механизации крыла. Передняя часть - 9 содержит воздуховод - 10 с расположенными на нем управляемым конфузором - 11, выполненным с возможностью регулирования величины выходящего потока воздуха из воздуховода - 10. Фиг. 2.

Вертикальный взлет происходит так. Переднюю часть крыла - 9 отодвигают от крыла - 2 системой механизации крыла (на Фиг. 1 не показана), на определенное расстояние. Включают реактивные двигатели при открытой задвижке - 5 накопителя сжатого воздуха - 4. По мере закрытия задвижки - 5, происходит накопление выходящего из двигателя горячего сжатого воздуха в накопителе - 4. В накопителе - 4 воздух охлаждается. Охлажденный воздух подается по воздуховоду - 6 в интеркулер - 7, где охлаждается, и подается по воздуховоду - 8 в воздуховод - 10 передней части крыла - 9. Из воздуховода - 10 сжатый охлажденный воздух обдувает крыло - 2 через управляемый конфузор - 11, которым регулируют скорость выходящего воздуха. По мере увеличения скорости воздуха, обдувающего крыло - 2, возрастает подъемная сила крыла самолета (как и при разгоне самолета по ВПП) и после достижения определенного значения происходит вертикальный взлет самолета. После достижения нужной высоты, начинается поступательное движение самолета за счет регулирования массы выбрасываемого воздуха через задвижку - 5. По мере увеличения скорости поступательного движения самолета увеличивается подъемная сила крыла, что позволяет снизить скорость воздуха, выходящего через конфузор - 11 и присоединить переднюю часть крыла - 9 к крылу - 2, образуя с ним единое целое.

Вертикальный спуск самолета выполняют в следующем порядке.

По мере приближения к месту посадки снижают скорость поступательного движения самолета, компенсируя снижение подъемной силы крыла самолета скоростью обдува крыла воздухом через конфузор - 11, постепенно полностью заменяя подъемную силу крыла от поступательного движения самолета на подъемную силу крыла от обдува его сжатым воздухом через конфузор - 11. По мере снижения подъемной силы крыла от обдува его сжатым воздухом происходит вертикальная посадка самолета.

Предложенная конструкция не требует наличия сложных механизмов, проста в разработке и изготовлении, поскольку использует известные устройства.

Реализация изобретения станет новым шагом в развитии авиации.

Изобретение относится к самолету с вертикальным взлетом и вертикальной посадкой. Самолет вертикального взлета и вертикальной посадки содержит фюзеляж, крылья и реактивные двигатели. Передняя часть крыльев выполнена с возможностью управляемого сдвига от крыльев на определенное расстояние и управляемого соединения с крыльями. Сдвигаемая часть крыльев содержит воздуховод с конфузором. На выходе реактивных двигателей расположены охлаждаемые накопители сжатого воздуха, имеющие управляемые задвижки. Охлаждаемые накопители сжатого воздуха соединены воздуховодом с интеркуллером. Интеркуллер соединен с воздуховодами сдвигаемой части крыльев. Достигается упрощение конструкции для вертикального взлета и вертикальной посадки. 2 ил.

Самолет вертикального взлета и вертикальной посадки, содержащий фюзеляж, крылья и реактивные двигатели, отличающийся тем, что передняя часть крыльев выполнена с возможностью управляемого сдвига от крыльев на определенное расстояние и управляемого соединения с крыльями, сдвигаемая часть крыльев содержит воздуховод с расположенным на нем конфузором, на выходе реактивных двигателей расположены охлаждаемые накопители сжатого воздуха, имеющие управляемые задвижки, охлаждаемые накопители сжатого воздуха соединены воздуховодом с интеркуллером, интеркуллер соединен с воздуховодами сдвигаемой части крыльев.