СПОСОБ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЗЛЁТА/ПОСАДКИ И ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ПОЛЁТА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА (ЛА) И ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ (ЛА) ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2022 года по МПК B64C27/22 B64C27/08 

Заявленная группа изобретений относится к авиационной технике, а именно к летательным аппаратам вертикального взлета/ посадки.

Из уровня техники известен многовинтовой тяжелый конвертовинтокрыл (см. патент Российской Федерации №2521121 на изобретение, опубл. 27.06.2014).

Конвентовинтокрыл выполнен в виде высокорасположенного моноплана, имеющего на консолях крыла винты в поворотных кольцевых каналах, фюзеляж с шарнирно установленными двумя силовыми балками ромбовидной в плане качалки, имеющей возможность отклонения ее балок в продольной плоскости и снабженной на противоположных ее вершинах несущими винтами на пилонах. Винты связаны валами трансмиссии с двигателями силовой установки, смонтированными в корневой части крыла. Винтокрыл имеет хвостовое оперение с цельноповоротным стабилизатором, трехстоечное убирающееся колесное шасси, крыло, выполненное в виде комбинации из двух с близким расположением друг к другу крыльев, смонтированных уступом. Переднее крыло выше заднего при отрицательной деградации первого ко второму по углу атаки. Межгондольные секции переднего и заднего крыльев снабжены предкрылком и закрылком и смонтированы так, что между задней кромкой переднего крыла и передней кромкой заднего крыла, имеющего 45% площади переднего крыла, располагается узкая щель, равная 2,5% хорды переднего крыла при расстоянии между средними линиями профиля переднего и заднего крыльев, равном 30% хорды заднего крыла.

Недостатками известного технического решения являются:

- необходимость разворота движителей;

- низкая управляемость и маневренность;

- низкая безопасность взлета, полета и приземления ЛА из-за отсутствия защиты винтов от соударений с поверхностью земли и иными препятствиями;

- большие массогабаритные показатели (характеристики) ЛА.

Из уровня техники известен способ полета в воздухе с возможностью вертикального взлета и посадки (см. патент Российской Федерации №2566177 на изобретение, опубл. 20.10.2015).

Способ полета включает создание воздушного потока, направленного сверху вниз, соосными движителями с лопатками, вращающимися в противоположные стороны. Лопатки имеют возможность вращения вокруг своей продольной оси с изменением угла атаки. Путем изменения углов поворота лопаток движителей в период каждого оборота обеспечивают создание горизонтальной составляющей вектора тяги и стабилизацию полета. Горизонтальную тягу в режиме установившегося горизонтального полета создают реактивным движителем. Посредством поворота лопаток движителя до угла атаки 0° в режиме продолжительного горизонтального полета образуют замкнутую аэродинамическую поверхность - вращающееся крыло с возможностью создания подъемной силы. Движители соединены с двигателем через систему привод - редуктор. Лопатки движителя соединены с системой перекоса, гироскопом и системой управления.

Недостатками известного технического решения являются:

- низкая надежность и управляемость, поскольку для горизонтального полета установлен один по центру движитель;

- возможность только горизонтального прямолинейного полета;

- используется реактивный движитель, что приводит к ухудшению маневренности и экологичности;

- низкая безопасность взлета, полета и приземления ЛА;

- отсутствие защиты винтов от соударений с поверхностью земли и иными препятствиями.

Из уровня техники известны способ полета ЛА и ЛА для его реализации (см. международную публикацию заявки WO 2017198082 на изобретение, опубл. 08.05.2017).

Недостатками известного из уровня техники технического решения являются:

- необходимость изменения положения планера по горизонтали для прямолинейного полета;

- необходимость использования частично тяги подъемных движителей для создания силы толкающей ЛА вперед;

- низкая безопасность взлета, полета и приземления ЛА;

- низкая скорость полета;

- низкий комфорт полета ЛА для пассажиров;

- низкая надежность.

Задачей заявленной группы изобретения является создание компактного, безопасного при взлете/посадки и полете ЛА с высокой маневренностью и управляемостью, а также повышенной скоростью полета.

Техническими результатами заявленной группы изобретений являются:

- снижение затрат энергии на горизонтальный прямолинейный полет;

- увеличение стабильности и комфорта полета;

- улучшение управляемости и маневренности полета;

- повышение экологичности;

- снижение лобового сопротивления при горизонтальном прямолинейном полете;

- увеличение тяги и скорости полета ЛА;

- увеличение безопасности взлета, полета и приземления ЛА;

- повышение отказоустойчивости с сохранением положения ЛА в полете;

- обеспечение защиты движителей от соударений с поверхностью земли и иными препятствиями;

- увеличение компактности ЛА (уменьшение габаритных размеров ЛА);

- возможность оперативного выявления и устранения неисправности (поломки) электродвигателей и несущих винтов;

- возможность как горизонтального прямолинейного полета, так и вертикального взлета/посадки.

Технические результаты заявленной группы изобретений достигаются тем, что летательный аппарат (ЛА) для выполнения вертикального взлета/посадки и горизонтального прямолинейного полета содержит:

- передние и задние движители - несущие винты или группу передних и задних движителей - несущих винтов для вертикального взлета/посадки, каждый из которых соединен с независимо работающим электродвигателем, установленные в равном количестве, на определенном расстоянии друг от друга, спереди и сзади ЛА по направлению движения ЛА в горизонтальной плоскости, противоположно и симметрично относительно друг друга и продольной оси ЛА, при этом независимо работающие электродвигатели передних и задних несущих винтов установлены внутри открытых несущих пространственных трубчатых рам -экранов таким образом, что они видимы со всех внешних сторон и к ним есть доступ;

- дополнительный - вспомогательный ходовой толкающий движитель в окольцовке - импеллер или группу дополнительных - вспомогательных ходовых толкающих движителей в окольцовке - импеллеров для горизонтального прямолинейного полета, каждый из которых соединен с независимо работающим электродвигателем, установленных на определенном расстоянии друг от друга в горизонтальной плоскости, перпендикулярной продольной оси ЛА, противоположно и симметрично относительно друг друга и продольной оси ЛА.

В вариантах выполнения ЛА, независимо работающие электродвигатели ходовых толкающих импеллеров могут быть установлены на одной общей несущей силовой платформе - раме в виде трубы и/или на двух отдельных несущих силовых платформах - рамах в виде труб, перпендикулярных продольной оси ЛА, слева и справа от борта ЛА, при этом лопатки каждого импеллера вращаются вокруг своей горизонтальной оси.

В одном из вариантов выполнения ЛА, ходовой толкающий импеллер или ходовые толкающие импеллеры установлены на одной общей несущей силовой платформы - раме.

В других вариантах выполнения ЛА, ходовые толкающие импеллеры установлены только слева и справа от борта ЛА на одной общей несущей силовой платформе - раме или на двух отдельных несущих силовых платформах - рамах.

В другом варианте выполнения, ходовой толкающий импеллер или ходовые толкающие импеллеры установлены только по центру (в центральной части ЛА) или по центру задней части ЛА на несущей силовой платформе.

Также, ходовые толкающие импеллеры могут быть установлены как по центру, так и слева и справа от борта ЛА.

Количество ходовых толкающих импеллеров может быть любым и одинаково слева и справа от борта ЛА.

В вариантах выполнения ЛА, открытые несущие пространственные трубчатые рамы выполнены, например, в форме эллипсоида или параллелепипеда, замкнутого или разомкнутого типа, а количество электродвигателей передних и задних несущих винтов внутри каждой открытой несущей пространственной трубчатой рамы одинаково и может быть любым.

В варианте выполнения ЛА, независимо работающие электродвигатели передних и задних несущих винтов установлены на несущей силовой платформе - раме, выполненной из труб, в перехлесте образующих, например, крест.

В одном из вариантов выполнения ЛА, независимо работающие электродвигатели передних и задних несущих винтов установлены на верхних и нижних внутренних противоположных и симметричных относительно друг друга поверхностях (частях) трубок открытых несущих пространственных рам, обращенных друг к другу, образуя винтомоторные группы (ВМГ), состоящие из соосных пар электродвигателей несущих винтов, при этом несущие винты соосной пары вращаются параллельно друг другу вокруг одной вертикальной оси, повернуты друг к другу, не соприкасаются с открытой несущей пространственной рамой и между несущими винтами соосной пары находится только воздух, при этом открытые несущие пространственные рамы - экраны установлены на несущей силовой платформе - раме, выполненной из труб.

В другом варианте выполнения ЛА, независимо работающие электродвигатели передних и задних несущих винтов установлены перпендикулярно, сверху и снизу на несущей силовой платформе - раме, выполненной из труб, противоположно и симметрично относительно друг друга, образуя винтомоторные группы (ВМГ), состоящие из соосных пар электродвигателей несущих винтов, при этом несущие винты соосной пары вращаются параллельно друг другу вокруг одной вертикальной оси, повернуты к внутренним противоположным и симметричным относительно друг друга поверхностям (частям) трубок открытой несущей пространственной трубчатой рамы, обращенных друг к другу, и не соприкасаются с ними, между несущими винтами соосной пары и внутренними поверхностями трубок рамы находится только воздух.

В обоих вариантах выполнения ЛА, количество соосных пар независимо работающих электродвигателей передних и задних несущих винтов одинаково внутри каждой открытой несущей пространственной трубчатой рамы и может быть любым в зависимости от ее размера и объема, при этом соосные пары внутри каждой открытой несущей пространственной трубчатой рамы расположены в горизонтальной плоскости, перпендикулярной продольной оси ЛА, и на определенном расстоянии друг от друга.

В обоих вариантах выполнения ЛА, количество открытых несущих пространственных трубчатых рам с ВМГ одинаково спереди и сзади ЛА и может быть любым.

Признаки и сущность заявленной группы изобретений поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежами (см. фигуры 1-6), где показано следующее.

На фиг. 1 – ЛА-аналог с передними и задними движителями - несущими винтами.

На фиг. 2 - вариант конструкции заявленного ЛА для вертикального взлета/посадки и горизонтального прямолинейного полета с передними и задними движителями - несущими винтами и дополнительными вспомогательными ходовыми толкающими движителями в окольцовке - импеллерами;

На фиг. 3 - вариант выполнения передней и задней ВМГ ЛА в виде одной соосной пары электродвигателей несущих винтов, размещенных и закрепленных внутри открытой несущей пространственной трубчатой эллипсоидной рамы замкнутого типа (вид сбоку).

На фиг. 4 - вариант выполнения передней и задней ВМГ ЛА в виде трех соосных пар электродвигателей несущих винтов, размещенных и закрепленных внутри на внутренних поверхностях (частях) трубок открытой несущей пространственной трубчатой эллипсоидной рамы замкнутого типа (вид сбоку).

На фиг. 5 - вариант выполнения передней и задней ВМГ ЛА в виде трех соосных пар электродвигателей несущих винтов, размещенных и закрепленных внутри открытой несущей пространственной трубчатой эллипсоидной рамы замкнутого типа на внутренней одной опорной несущей силовой платформе - раме (вид сбоку).

На фиг. 6 представлена фотография опытного образца заявленного ЛА (частный вариант).

На фигурах 1-5 обозначено следующее:

1 - передние движители - несущие винты;

2 - задние движители - несущие винты;

3 - дополнительные ходовые толкающие движители в окольцовке - импеллеры, установленные в горизонтальной плоскости на левом и правом борту ЛА, по направлению движения ЛА;

4 - открытая несущая пространственная трубчатая эллипсоидная рама замкнутого типа;

5 - независимо работающие электродвигатели соосной пары;

6 - несущие винты соосной пары (передние и задние);

7 - несущая силовая платформа - рама, расположенная внутри открытой пространственной трубчатой рамы - экрана для установки передних и задних движителей;

8 - несущая силовая платформа - рама для установки ходовых толкающих движителей, расположенная перпендикулярно борту ЛА;

9 - несущая силовая платформа - рама для установки передних и задних движителей;

10 - внутренние противоположные и симметричные относительно друг друга поверхности (части) трубок открытой несущей пространственной рамы;

11 - верхняя трубка открытой несущей пространственной рамы ВМГ;

12 - нижняя трубка открытой несущей пространственной рамы ВМГ.

На фиг. 2 представлен вариант конструкции заявленного ЛА с двумя передними (1) и двумя задними (2) движителями - несущими винтами соответственно и четырьмя дополнительными вспомогательными ходовыми толкающими движителями (3) в окольцовке - импеллерами (по два импеллера с каждой боковой стороны ЛА) соответственно.

Передние (1) и задние (2) движители устанавливаются спереди и сзади ЛА на концевых участках труб несущей силовой платформы - рамы (9). Рама (9) выполнена из труб, в перехлесте образующих, например, крест.

Ходовые толкающие движители (3) - импеллеры - лопаточные машины, заключенные в замкнутый по окружности кожух (корпус), могут быть установлены с боковых сторон ЛА (с левого и правого борта ЛА) на одной общей несущей раме (8) в виде трубы, перпендикулярной продольной оси ЛА, или на двух отдельных несущих рамах в виде труб, перпендикулярных продольной оси ЛА (на фиг. не показано). Ходовые толкающие движители (3) устанавляваются таким образом, что лопатки импеллеров (3) вращаются вокруг горизонтальной оси.

По центру несущей рамы может быть установлен только один ходовой толкающий импеллер или несколько ходовых толкающих импеллеров.

Ходовые толкающие импеллеры (3) могут быть установлены как по центру, так и слева и справа на одной общей несущей силовой платформе - раме одновременно, на определенном расстояниии друг от друга, в горизонтальной плоскости, перпендикулярной продольной оси ЛА, симметрично и противоположно относительно друг друга. Импеллеры (3) могут быть размещены на отдельных несущих силовых платформах - рамах.

Количество несущих винтов (1), (2) спереди и сзади ЛА одинаково.

Количество ходовых толкающих импеллеров (3) одинаково с каждой боковой стороны ЛА (например по 2 импеллера с каждой стороны).

Количество центральных ходовых толкающих импеллеров (3) может быть равно количеству боковых ходовых толкающих импеллеров (3) (например, по центру ЛА может быть установлен один импеллер (3), по бокам - по одному импеллеру (3)) или отличаться от количества боковых ходовых толкающих импеллеров (3) (например, по центру - один импеллер (3), по бокам - два импеллера (3)).

Каждый из движителей (1, 2, 3) соединен со своим независимо работающим электродвигателем.

Лопатки каждого импеллера (3) вращаются вокруг своей горизонтальной оси, параллельной продольной оси ЛА.

Каждый передний (1) и задний (2) несущий винт вращается вокруг своей вертикальной оси.

На фиг. 2 показан один из вариантов выполнения ЛА. Возможны также и другие варианты выполнения Л А, например с шестью ходовыми толкающими импеллерами (3) (по три с левого и правого борта ЛА), что не изменяет сущность заявленного изобретения.

На фиг. 3 представлен один из вариантов выполнения передней и задней винтомоторной группы (ВМГ) в виде одной соосной пары электродвигателей (5) несущих винтов (6), закрепленной внутри открытой несущей пространственной трубчатой рамы (4) в форме эллипсоида (вид сбоку).

Независимо работающие электродвигатели (5) передних и задних несущих винтов (6) закрепляются своим неподвижным основанием к верхней (11) и нижней (12), относительно несущей силовой платформы - рамы (7, 9), внутренним противоположным и симметричным относительно друг друга поверхностям (частям) (10) трубок открытой несущей пространственной эллипсоидной замкнутой рамы (4), обращенных друг к другу, образуя таким образом ВМГ, состоящую из одной соосной пары электродвигателей (5) несущих винтов (6).

Независимо работающие электродвигатели (5) передних и задних несущих винтов (6) устанавливаются внутри открытых несущих пространственных трубчатых рам (4) таким образом, что несущие винты (6) не соприкасаются с рамой (4), винты (6) и электродвигатели (5) видимы со всех внешних сторон и к ним есть доступ.Каждый из движителей (6) соединен с независимо работающим электродвигателем (5) соответственно.

ВМГ устанавливается внутри рамы (4) спереди и сзади ЛА, независимо работающие электродвигатели (5) передних (1) и задних (2) несущих винтов (6) установлены на верхних (11) и нижних (12), относительно несущей рамы (7, 9), внутренних противоположных и симметричных относительно друг друга поверхностях (частях) (10) трубок открытой несущей пространственной рамы (4), обращенных друг к другу, образуя таким образом ВМГ, состоящую из одной соосной пары электродвигателей (5) несущих винтов (6), при этом несущие винты (6) соосной пары вращаются параллельно друг другу вокруг одной вертикальной оси, повернуты друг к другу, не соприкасаются с несущей пространственной рамой (4) и между несущими винтами (6) соосной пары находится только воздух.

На фиг. 3 показан один из вариантов выполнения ЛА с одной соосной парой электродвигателей (5) несущих винтов (6), установленной внутри одной открытой пространственной рамы (4).

Количество соосных пар электродвигателей (5) несущих винтов (6) внутри одной открытой пространственной трубчатой рамы (4) может быть любым, в зависимости от ее размера и объема. При установки нескольких соосных пар внутри рамы (4), соосные пары расположены на определенном расстоянии друг от друга, в горизонтальной плоскости.

Количество рам (4) с ВМГ внутри может быть любым спереди и сзади ЛА, но их количество спереди и сзади одинаково.

На фиг. 4 представлен вариант выполнения передней и задней винтомоторной группы (ВМГ) ЛА в виде трех соосных пар электродвигателей (5) несущих винтов (6), закрепленных внутри открытой несущей пространственной трубчатой рамы (4) в форме эллипсоида, замкнутого типа (вид сбоку).

ВМГ устанавливается внутри рамы (4) спереди и сзади ЛА, независимо работающие электродвигатели (5) передних и задних несущих винтов (6) закрепляются своим неподвижным основанием на верхних (11) и нижних (12), относительно продольной оси ЛА (или относительно несущей рамы (9)), внутренних, обращенных друг к другу, противоположных и симметричных относительно друг друга внутренних поверхностях (частях) (10) трубок открытой несущей пространственной рамы (4), образуя таким образом винтомоторную группу (ВМГ), состоящую из трех соосных пар электродвигателей (5) несущих винтов (6), расположенных на определенном расстоянии друг от друга, при этом несущие винты (6) соосной пары вращаются параллельно друг другу вокруг одной вертикальной оси, повернуты друг к другу, не соприкасаются с открытой несущей пространственной рамой (4) и между несущими винтами (6) соосной пары находится только воздух.

В вариантах крепления электродвигателей (5) несущих винтов (6) к внутренним поверхностям (частям) (10) рамы (4), показанных на фиг. 3 и 4, между плоскостями несущих винтов (6) соосной пары оставляют расстояние (от 5 см), исходящее из показателей прочности и гибкости конструкции, для исключения возможности соударений при вибрации, жестком приземлении, виражах и прочем. На центрах винтов (6), на сторонах смотрящих друг на друга, зафиксированы капралоновые конусы, выпирающие на расстояние от 0,2 мм и более над плоскостью винта (6), но не соприкасающиеся между собой. Это позволяет даже в критической ситуации не повредить лопасти несущих винтов (6), т.к. любой удар будет принят конусами.

На фиг. 4 показан один из вариантов выполнения ЛА с тремя соосными парами электродвигателей (5) несущих винтов (6), установленными внутри одной открытой пространственной рамы (4) на определенном расстоянии друг от друга. Количество соосных пар внутри одной открытой пространственной трубчатой рамы (4) может быть любым, в зависимости от ее размера и объема.

На фиг. 5 представлен еще один вариант выполнения передней и задней винтомоторной группы (ВМГ) ЛА в виде трех соосных пар электродвигателей (5) несущих винтов (6), закрепленных внутри открытой несущей пространственной трубчатой рамы (4) в форме эллипсоида на определенном расстоянии друг от друга (вид сбоку).

Независимо работающие электродвигатели (5) несущих винтов (6) закреплены своим неподвижным основанием перпендикулярно, сверху и снизу, относительно продольной оси ЛА, на несущей силовой платформе - раме (7) расположенной в центральной части (по середине) внутри открытой пространственной трубчатой эллипсоидной рамы (4), противоположно и симметрично относительно друг друга, образуя таким образом ВМГ, состоящую из трех соосных пар электродвигателей (5) несущих винтов (6), расположенных на определенном расстоянии друг от друга в горизонтальной плоскости. При этом несущие винты (6) соосной пары повернуты к внутренним (10) верхней (11) и нижней (12), относительно рамы (7, 9), противоположным и симметричным относительно друг друга поверхностям (частям) (10) трубок открытой пространственной эллипсоидной рамы (4) и не соприкасаются с ними, несущие винты (6) соосной пары вращаются параллельно друг другу вокруг одной вертикальной оси и между винтами (6) соосной пары и внутренними (10), обращенными друг к другу, противоположными и симметричными относительно друг друга поверхностями (частями) (10) трубок открытой пространственной эллипсоидной рамы (4) находится только воздух.

На фиг. 5 показан один из вариантов выполнения ВМГ ЛА. Количество соосных пар внутри одной открытой пространственной трубчатой рамы (4) может быть любым, в зависимости от ее размера и объема.

Открытая несущая пространственная трубчатая рама (поз. 4, фиг. 3, 4, 5) представляет собой систему (пространственную ферму) из соединенных между собой трубок из материалов/металлов высокой прочности, например, из алюминиевого сплава и выполняет функцию экрана, полностью охватывающего электродвигатели (5) и несущие винты (6) с их внешних сторон (поверхностей, частей).

Открытая несущая пространственная трубчатая рама (4) может быть выполнена, например, в форме эллипсоида (см. фиг. 3, 4, 5) или параллелепипеда (на фиг. не показано), как замкнутого (см. фиг. 3, 4, 5), так и разомкнутого типа (на фиг. не показано).

Несущая силовая платформа - рама (9) для передних и задних движителей (6) выполнена из труб, в перехлесте образующих, например, крест.

В одном варианте, электродвигатели (5) несущих винтов (6) устанавливаются на концевых участках труб рамы (9).

В другом варианте, открытые пространственные трубчатые рамы (4) устанавливаются на концевых участках труб рамы (4) (в варианте выполнения ЛА, когда электродвигатели винтов (6) закреплены на внутренних частях (поверхностях) (10) верхней (11) и нижней (12) трубок рамы (4)).

Ходовые толкающие движители в окольцовке - импеллеры (3) могут быть установлены в центре и/или с боковых сторон Л А (с левого и правого борта ЛА) на одной общей несущей раме (8), перпендикулярной продольной оси ЛА (см. фиг. 2), или на разных отдельных несущих силовых платформах.

Один толкающий ходовой импеллер (3) или несколько импеллеров (3) устанавливаются в центральной части несущей силовой платформы - рамы, ближе к заднему борту ЛА (на фиг. не показано).

Количество толкающих импеллеров (3) слева и справа, относительно борта ЛА, одинаково и может быть любым.

При установки, например, трех толкающих импеллеров (3), устанавливаемых по центру, слева и справа от борта ЛА, толкающие импеллеры (3) расположены на определенном расстоянии друг от друга, при этом боковые толкающие импеллеры равноудалены от центрального импеллера (3).

Количество передних и задних несущих винтов (поз. 1 и 2 - фиг. 2) или ВМГ (см. фиг. 3, 4, 5) спереди и сзади ЛА одинаково и может быть любым.

Количество соосных пар электродвигателей (5) несущих винтов (6) внутри каждой рамы (4) - экрана спереди и сзади ЛА одинаково и может быть любым в зависимости от ее размера и объема.

Количество толкающих импеллеров (3) в центральной части ЛА может быть одинаково или отличаться от количества толкающих импеллеров (3), устанавливаемых слева и справа от борта ЛА.

На фиг. 6 представлена фотография опытного образца заявленного ЛА с двумя передними и двумя задними движителями - несущими винтами и двумя дополнительными вспомогательными ходовыми толкающими движителями - импеллерами.

Внутри каждой из четырех открытой несущей пространственной трубчатой эллипсоидной рамы (4) замкнутого типа установлена одна соосная пара независимо работающих электродвигателей (5) несущих винтов (6), при этом независимо работающие электродвигатели (5) несущих винтов (6) закреплены на верхней (11) и нижней (12) внутренних (10) противоположных и симметричных относительно друг друга поверхностях (частях) трубок рамы (4) соответственно.

Известные из уровня техники ЛА осуществляют горизонтальный прямолинейный полет благодаря изменению угла тангажа (ЛА наклоняется вперед) (см. фиг 1). Угол меняется увеличением тяги на задние движители (2), тем самым меняется угол ЛА и появляется вектор тяги, двигающий ЛА вперед.

В заявленном ЛА для реализации способа горизонтального прямолинейного движения не требуется менять угол тангажа, он остается в горизонтальной плоскости, тем самым, снижается лобовое сопротивление и увеличивается скорость полета ЛА. Это достигается благодаря установки дополнительного(ых) - вспомогательного(ых) ходового(ых) (толкающего(их)) движителей (3) в окольцовке - импеллеров (см. фиг. 2, 6).

Поскольку для горизонтального прямолинейного полета используется не результирующая тяга вертикальная и горизонтальная задних движителей (2) (см. фиг. 1), а полностью тяга дополнительного(ых) вспомогательного(ых) ходового(ых) (толкающего(их)) движителя(ей) (3), то снижаются затраты энергии на горизонтальный прямолинейный полет.

Улучшение управляемости и маневренности достигается путем изменения тяги на дополнительных вспомогательных ходовых толкающих движителях (3): для поворота влево увеличивается тяга правого горизонтального ходового движителя (3) - импеллера или тяга группы правых ходовых движителей (3) - импеллеров, а для поворота вправо увеличивается тяга левого горизонтального ходового движителя (3) - импеллера или тяга группы левых ходовых движителей (3) - импеллеров. Тем самым, происходит отклонение ЛА по курсу и коррекция курса.

Регулируя скорость вращения движителей (поз. 1, 2, 3, 6 - фиг. 2, 3, 4, 5) - несущих винтов и/или импеллеров, каждого по отдельности или одновременно всех, с помощью независимо работающих электродвигателей (5), ЛА во время полета может выполнять различные действия (маневры) (например, поворачивать, зависать), а также достигать определенного баланса для обеспечения стабильности и комфорта полета.

Увеличение безопасности взлета/посадки и полета ЛА и обеспечение защиты винтов (1, 2, 6) от соударений с поверхностью земли и иными препятствиями достигаются за счет отсутствия открытых вращающихся лопастей передних и задних движителей (1, 2, 6). Для этого в заявленном изобретении передние (1, 6) и задние (2, 6) движители - несущие винты устанавливаются и закрепляются внутри открытых пространственных трубчатых рам (4), выполняющих функцию экранов несущих винтов (1, 2, 6).

Кроме того, увеличение безопасности взлета/посадки и полета ЛА достигается за счет использования в качестве дополнительных ходовых толкающих движителей вместо открытых винтов - импеллеров (3) - лопаточных машин, заключенных в замкнутое сплошное кольцо (кожух) с открытыми входным и выходным отверстиями.

Повышение отказоустойчивости с сохранением положения ЛА в полете и безопасность полета обеспечиваются благодаря использованию соосных пар независимо работающих электродвигателей (7) несущих винтов (8) и групп импеллеров (3) (за счет дублирования ВМГ ЛА).

Повышение экологичности ЛА достигается благодаря использованию электрических двигателей (5) несущих винтов (6) и импеллеров (3).

Электродвигатели (5) и подъемные несущие винты (6) устанавливаются внутри открытых рам (4) таким образом, что они видимы со всех внешних сторон и к ним есть доступ. Это позволяет оперативно выявлять и устранять различные неисправности (поломки) электродвигателей (5) и передних и задних винтов (6), производить их ремонт и замену.

Увеличение компактности ЛА (уменьшение площади ЛА) достигается за счет установки винтов (6) меньших размеров внутри открытых рам (4) в виде соосных пар (см. фиг. 3, 4, 5), вместо установки одного отдельного винта (1, 2) большого размера, а также за счет установки в качестве дополнительного(ых) ходовых толкающих движителя(ей) - импеллера(ов) (3) меньших размеров вместо больших по размеру лопастей несущих винтов.

Использование импеллера(ов) (3) в качестве дополнительного(ых) вспомогательного(ых) толкающего(их) (ходового(ых)) движителя(ей) позволяет значительно увеличить тягу и скорость полета ЛА.

Заявленный ЛА для реализации заявленного способа компактен, безопасен при взлете/посадки и полете, выполнен с возможностью, как горизонтального прямолинейного полета, так и вертикального взлета/посадки, обладает высокой маневренностью и управляемостью, а также повышенной скоростью полета.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить: аналоги с совокупностью существенных признаков, тождественных и идентичных существенным признакам заявленной группы изобретений, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленной группы изобретений условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений с целью выявления существенных признаков, совпадающих с отличительными от аналогов существенными признаками заявленной группы изобретений, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники, а также не установлена известность влияния отличительных существенных признаков на указанные авторами технические результаты. Следовательно, заявленная группа изобретений соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Несмотря на то, что заявленная группа изобретений показана и описана со ссылкой на его определенные предпочтительные варианты осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что различные изменения по форме и содержанию заявленной группы изобретений могут быть сделаны в нем без отклонения от сущности и объема заявленной группы изобретений, которые определены прилагаемой формулой изобретения с учетом описания и чертежей.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям летательных аппаратов вертикального взлета и посадки. Летательный аппарат (ЛА) включает передние и задние движители - несущие винты или группу передних и задних движителей - несущих винтов, каждый из которых соединен с независимо работающим электродвигателем, ходовой толкающий движитель в окольцовке - импеллер или группу ходовых толкающих движителей в окольцовке - импеллеров для горизонтального прямолинейного полета, каждый из которых соединен с независимо работающим электродвигателем. Несущие винты установлены в равном количестве спереди и сзади ЛА по направлению движения в горизонтальной плоскости симметрично относительно друг друга и продольной оси ЛА. Импеллеры установлены в горизонтальной плоскости, перпендикулярной продольной оси ЛА, симметрично относительно друг друга и продольной оси ЛА. Обеспечивается увеличение безопасности взлета, полета и приземления ЛА, повышение отказоустойчивости с сохранением положения ЛА в полете, защиты движителей от соударений с поверхностью земли и иными препятствиями. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ полета летательного аппарата (ЛА) вертикального взлета и посадки, заключающийся в том, что

- вертикальный взлет/посадка осуществляется благодаря передним и задним движителям - несущим винтам или группам передних и задних движителей - несущих винтов, каждый из которых соединен с независимо работающим электродвигателем, установленными в равном количестве, на определенном расстоянии друг от друга, спереди и сзади ЛА по направлению движения ЛА в горизонтальной плоскости, противоположно и симметрично относительно друг друга и продольной оси ЛА, при этом независимо работающие электродвигатели передних и задних несущих винтов установлены внутри открытых несущих пространственных трубчатых рам - экранов таким образом, что они видимы со всех внешних сторон и к ним есть доступ;

- горизонтальный прямолинейный полет осуществляется благодаря дополнительному - вспомогательному ходовому толкающему движителю в окольцовке - импеллеру или группе дополнительных - вспомогательных ходовых толкающих движителей в окольцовке - импеллеров, каждый из которых соединен с независимо работающим электродвигателем, установленных на определенном расстоянии друг от друга в горизонтальной плоскости, перпендикулярной продольной оси ЛА, противоположно и симметрично относительно друг друга и продольной оси ЛА.

2. Способ по п. 1, в котором независимо работающие электродвигатели ходовых толкающих импеллеров установлены на одной общей несущей силовой платформе - раме в виде трубы и/или на двух отдельных несущих силовых платформах - рамах в виде труб, перпендикулярных продольной оси ЛА, слева и справа от борта ЛА, при этом лопатки каждого импеллера вращаются вокруг своей горизонтальной оси.

3. Способ по п. 1, в котором ходовой толкающий импеллер или ходовые толкающие импеллеры установлены по центру ЛА на несущей силовой платформе.

4. Способ по п. 1, в котором ходовые толкающие импеллеры установлены слева и справа от борта ЛА.

5. Способ по п. 1, в котором ходовые толкающие импеллеры установлены по центру ЛА, а также слева и справа от борта ЛА.

6. Способ по п. 1, в котором количество ходовых толкающих импеллеров может быть любым и одинаково слева и справа от борта ЛА.

7. Способ по п. 1, в котором открытые несущие пространственные трубчатые рамы выполнены, например, в виде эллипсоида или параллелепипеда замкнутого или разомкнутого типа.

8. Способ по п. 1, в котором независимо работающие электродвигатели передних и задних несущих винтов установлены на несущей силовой платформе - раме, выполненной из труб.

9. Способ по п. 1, в котором количество электродвигателей передних и задних несущих винтов внутри каждой открытой несущей пространственной трубчатой рамы одинаково и может быть любым.

10. Способ по п. 1, в котором независимо работающие электродвигатели передних и задних несущих винтов установлены на внутренних противоположных и симметричных относительно друг друга поверхностях, верхней и нижней, относительно несущей силовой платформы - рамы, трубок открытых несущих пространственных рам, обращенных друг к другу, образуя винтомоторные группы (ВМГ), состоящие из соосных пар электродвигателей несущих винтов, при этом несущие винты соосной пары вращаются параллельно друг другу вокруг одной вертикальной оси, повернуты друг к другу, не соприкасаются с открытой несущей пространственной рамой и между несущими винтами соосной пары находится только воздух, при этом открытые несущие пространственные рамы - экраны установлены на несущей силовой платформе - раме, выполненной из труб.

11. Способ по п. 1, в котором независимо работающие электродвигатели передних и задних несущих винтов установлены перпендикулярно, сверху и снизу на несущей силовой платформе - раме, выполненной из труб, противоположно и симметрично относительно друг друга, образуя винтомоторные группы (ВМГ), состоящие из соосных пар электродвигателей несущих винтов, при этом несущие винты соосной пары вращаются параллельно друг другу вокруг одной вертикальной оси, повернуты к внутренним противоположным и симметричным относительно друг друга поверхностям, верхней и нижней, относительно несущей силовой платформы - рамы, трубок открытой несущей пространственной трубчатой рамы, обращенных друг к другу, и не соприкасаются с ними, между несущими винтами соосной пары и внутренними поверхностями трубок рамы находится только воздух.

12. Способ по п. 10 или 11, в котором количество соосных пар независимо работающих электродвигателей передних и задних несущих винтов одинаково внутри каждой открытой несущей пространственной трубчатой рамы и может быть любым в зависимости от ее размера и объема, при этом соосные пары внутри каждой открытой несущей пространственной трубчатой рамы расположены в горизонтальной плоскости и на определенном расстоянии друг от друга.

13. Способ по п. 12, в котором количество открытых несущих пространственных трубчатых рам с ВМГ одинаково спереди и сзади ЛА и может быть любым.

14. Летательный аппарат (ЛА) для вертикального взлета/посадки и горизонтального прямолинейного полета, включающий;

- передние и задние движители - несущие винты или группу передних и задних движителей - несущих винтов для вертикального взлета/посадки, каждый из которых соединен с независимо работающим электродвигателем, установленные в равном количестве, на определенном расстоянии друг от друга, спереди и сзади ЛА по направлению движения ЛА в горизонтальной плоскости, противоположно и симметрично относительно друг друга и продольной оси ЛА, при этом независимо работающие электродвигатели передних и задних несущих винтов установлены внутри открытых несущих пространственных трубчатых рам - экранов таким образом, что они видимы со всех внешних сторон и к ним есть доступ;

- дополнительный - вспомогательный ходовой толкающий движитель в окольцовке - импеллер или группу дополнительных - вспомогательных ходовых толкающих движителей в окольцовке - импеллеров для горизонтального прямолинейного полета, каждый из которых соединен с независимо работающим электродвигателем, установленных на определенном расстоянии друг от друга в горизонтальной плоскости, перпендикулярной продольной оси ЛА, противоположно и симметрично относительно друг друга и продольной оси ЛА.

15. ЛА по п. 14, в котором независимо работающие электродвигатели ходовых толкающих импеллеров установлены на одной общей несущей силовой платформе - раме в виде трубы и/или на двух отдельных несущих силовых платформах - рамах в виде труб, перпендикулярных продольной оси ЛА, слева и справа от борта ЛА, при этом лопатки каждого импеллера вращаются вокруг своей горизонтальной оси.

16. ЛА по п. 14, в котором ходовой толкающий импеллер или ходовые толкающие импеллеры установлены по центру ЛА на несущей силовой платформе.

17. ЛА по п. 14, в котором ходовые толкающие импеллеры установлены слева и справа от борта ЛА.

18. ЛА по п. 14, в котором ходовые толкающие импеллеры установлены по центру ЛА, а также слева и справа от борта ЛА.

19. ЛА по п. 14, в котором количество ходовых толкающих импеллеров может быть любым и одинаково слева и справа от борта ЛА.

20. ЛА по п. 14, в котором открытые несущие пространственные трубчатые рамы выполнены, например, в виде эллипсоида или параллелепипеда замкнутого или разомкнутого типа.

21. ЛА по п. 14, в котором независимо работающие электродвигатели передних и задних несущих винтов установлены на несущей силовой платформе - раме, выполненной из труб.

22. ЛА по п. 14, в котором количество электродвигателей передних и задних несущих винтов внутри каждой открытой несущей пространственной трубчатой рамы одинаково и может быть любым.

23. ЛА по п. 14, в котором независимо работающие электродвигатели передних и задних несущих винтов установлены на внутренних противоположных и симметричных относительно друг друга поверхностях, верхней и нижней, относительно несущей силовой платформы - рамы, трубок открытых несущих пространственных рам, обращенных друг к другу, образуя винтомоторные группы (ВМГ), состоящие из соосных пар электродвигателей несущих винтов, при этом несущие винты соосной пары вращаются параллельно друг другу вокруг одной вертикальной оси, повернуты друг к другу, не соприкасаются с открытой несущей пространственной рамой и между несущими винтами соосной пары находится только воздух, при этом открытые несущие пространственные рамы - экраны установлены на несущей силовой платформе - раме, выполненной из труб.

24. ЛА по п. 14, в котором независимо работающие электродвигатели передних и задних несущих винтов установлены перпендикулярно, сверху и снизу на несущей силовой платформе - раме, выполненной из труб, противоположно и симметрично относительно друг друга, образуя винтомоторные группы (ВМГ), состоящие из соосных пар электродвигателей несущих винтов, при этом несущие винты соосной пары вращаются параллельно друг другу вокруг одной вертикальной оси, повернуты к внутренним противоположным и симметричным относительно друг друга поверхностям, верхней и нижней, относительно несущей силовой платформы - рамы, трубок открытой несущей пространственной трубчатой рамы, обращенных друг к другу, и не соприкасаются с ними, между несущими винтами соосной пары и внутренними поверхностями трубок рамы находится только воздух.

25. ЛА по п. 23 или 24, в котором количество соосных пар независимо работающих электродвигателей передних и задних несущих винтов одинаково внутри каждой открытой несущей пространственной трубчатой рамы и может быть любым в зависимости от ее размера и объема, при этом соосные пары внутри каждой открытой несущей пространственной трубчатой рамы расположены в горизонтальной плоскости и на определенном расстоянии друг от друга.

26. ЛА по п. 25, в котором количество открытых несущих пространственных трубчатых рам с ВМГ одинаково спереди и сзади ЛА и может быть любым.