Заявленная группа изобретений относится к авиационной технике, а именно к летательным аппаратам (ЛА) вертикального взлета/посадки и горизонтального прямолинейного полета.
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;
- увеличение безопасности взлета, полета и приземления ЛА;
- повышение отказоустойчивости с сохранением положения ЛА в полете;
- обеспечение защиты винтов от соударений с поверхностью земли и иными препятствиями во время полета;
- уменьшение габаритных размеров ЛА (увеличение компактности ЛА);
- возможность оперативного выявления и устранения неисправности (поломки) электродвигателей и винтов;
- возможность как горизонтального прямолинейного полета, так и вертикального взлета/посадки.
Технические результаты заявленной группы изобретений достигаются тем, что летательный аппарат (ЛА) для вертикального взлета/посадки и горизонтального прямолинейного полета содержит:
- передние и задние движители - несущие винты или группы 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;
- дополнительный - вспомогательный ходовой толкающий движитель - винт или группу дополнительных - вспомогательных ходовых толкающих движителей - винтов 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.
Независимо работающие электродвигатели передних и задних, и ходовых толкающих винтов установлены внутри открытых несущих пространственных трубчатых рам - экранов таким образом, что они видимы со всех внешних сторон и к ним есть доступ, при этом
В одном из вариантов выполнения ЛА, ходовой толкающий винт или ходовые толкающие винты установлены по центру задней части ЛА, на несущей силовой платформе.
В другом варианте выполнения ЛА, ходовые толкающие винты установлены слева и справа от борта ЛА.
Еще в одном варианте выполнения ЛА, ходовые толкающие винты установлены по центру ЛА, слева и справа от борта ЛА.
В вариантах выполнения ЛА, независимо работающие электродвигатели ходовых толкающих винтов могут быть установлены на одной общей несущей силовой платформе - в виде трубы и/или на двух отдельных несущих силовых платформах-рамах в виде труб, перпендикулярных продольной оси ЛА, слева и справа от ЛА, при этом каждый винт вращается вокруг своей одной горизонтальной оси.
В варианте выполнения ЛА, независимо работающие электродвигатели передних и задних несущих винтов установлены на несущей силовой платформе-раме, выполненной из труб, образуя винтомоторные группы (ВМГ), при этом каждый несущий винт вращается вокруг своей одной вертикальной оси.
В вариантах выполнения ЛА, количество ходовых толкающих винтов может быть любым и одинаково слева и справа от борта ЛА, а количество передних и задних несущих винтов может быть любым и одинаково спереди и сзади ЛА.
В вариантах выполнения ЛА, открытые несущие пространственные трубчатые рамы могут быть выполнены, например, в форме эллипсоида или параллелепипеда, замкнутого или разомкнутого типа.
В одном 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 верхней и нижней 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 другом варианте выполнения ЛА, независимо работающие электродвигатели передних и задних несущих винтов установлены на верхних и нижних внутренних противоположных и симметричных относительно друг друга поверхностях трубок открытой несущей пространственной рамы, 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 открытая несущая пространственная рама-экран установлена на несущей силовой платформе-раме, выполненной из труб.
В одном варианте выполнения ЛА, независимо работающие электродвигатели ходовых толкающих винтов установлены перпендикулярно, спереди и сзади на несущей силовой платформе-раме, противоположно и симметрично относительно друг друга, образуя ходовую толкающую винтомоторную группу (ВМГ), состоящую из соосных пар электродвигателей винтов, при этом винты соосной пары вращаются параллельно друг другу вокруг одной горизонтальной оси, повернуты к внутренним противоположным и симметричным относительно друг друга поверхностям трубок открытой несущей пространственной трубчатой рамы, обращенных друг к другу, и не соприкасаются с ними, между винтами соосной пары и внутренними поверхностями трубок рамы находится только воздух.
В другом варианте выполнения ЛА, независимо работающие электродвигатели ходовых толкающих винтов установлены на внутренних противоположных и симметричных относительно друг друга поверхностях передней и задней трубок, относительно направления движения ЛА в горизонтальной плоскости, открытой несущей пространственной рамы, обращенных друг к другу, образуя ходовую толкающую винтомоторную группу (ВМГ), состоящую из соосных пар электродвигателей винтов, при этом винты соосной пары вращаются параллельно друг другу вокруг одной горизонтальной оси, повернуты друг к другу, не соприкасаются с открытой несущей пространственной рамой и между винтами соосной пары находится только воздух, при этом открытая несущая пространственная рама-экран установлена на несущей силовой платформе-раме.
В вариантах выполнения ЛА, количество открытых несущих пространственных трубчатых рам с передней и задней ВМГ может быть любым и одинаково спереди и сзади ЛА, а количество открытых несущих пространственных трубчатых рам с ходовой толкающей ВМГ может быть любым и одинаково с левого и правого борта ЛА.
В вариантах выполнения ЛА, ходовая толкающая ВМГ может быть установлена по центру ЛА, в горизонтальной плоскости, перпендикулярной продольной оси ЛА и/или слева и справа от борта ЛА, в горизонтальной плоскости, перпендикулярной продольной оси ЛА.
В варианте выполнения ЛА, количество соосных пар электродвигателей передних и задних несущих винтов внутри каждой открытой несущей пространственной трубчатой рамы может быть любым в зависимости от ее размера и объема и одинаково спереди и сзади ЛА, при этом соосные пары внутри каждой открытой несущей пространственной трубчатой рамы расположены в горизонтальной плоскости и на определенном расстоянии друг от друга.
В варианте выполнения ЛА, количество соосных пар электродвигателей ходовых толкающих винтов внутри каждой открытой несущей пространственной трубчатой рамы может быть любым в зависимости от ее размера и объема и одинаково слева и справа от борта ЛА, при этом соосные пары внутри каждой открытой несущей пространственной трубчатой рамы расположены в горизонтальной плоскости и на определенном расстоянии друг от друга.
Признаки и сущность заявленной группы изобретений поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежами (см. фигуры 1-5), где показано следующее.
На фиг. 1 - ЛА - аналог с передними и задними движителями - пропеллерами (винтами).
На фиг. 2 - вариант конструкции заявленного ЛА для вертикального взлета/посадки и горизонтального прямолинейного полета с передними и задними несущими винтами и дополнительными вспомогательными ходовыми толкающими винтами.
На фиг. 3 - вариант выполнения передней, задней и ходовой толкающей ВМГ ЛА в виде одной соосной пары электродвигателей винтов, размещенных и закрепленных внутри открытой несущей пространственной трубчатой эллипсоидной рамы замкнутого типа (вид сбоку - для передних и задних движителей, вид сверху - для ходовых толкающих движителей.
На фиг. 4 - вариант выполнения передней, задней и ходовой толкающей ВМГ ЛА в виде трех соосных пар электродвигателей винтов, размещенных и закрепленных внутри на внутренних поверхностях (частях) трубок открытой несущей пространственной трубчатой эллипсоидной рамы замкнутого типа (вид сбоку - для передних и задних движителей, вид сверху - для ходовых толкающих движителей).
На фиг. 5 - вариант выполнения передней, задней и ходовой толкающей ВМГ ЛА в виде трех соосных пар электродвигателей винтов, размещенных и закрепленных внутри открытой несущей пространственной трубчатой эллипсоидной рамы замкнутого типа на внутренней одной опорной несущей силовой платформе-раме (вид сбоку - для передних и задних движителей, вид сверху - для ходовых толкающих движителей).
На фигурах 1-5 обозначено следующее:
1 - передние движители - несущие винты;
2 - задние движители - несущие винты;
3 - дополнительные вспомогательные ходовые толкающие винты;
4 - открытая несущая пространственная трубчатая рама;
5 - независимо работающие электродвигатели соосной пары;
6 - передние, задние и ходовые толкающие винты соосных пар;
7 - несущая силовая платформа-рама, расположенная внутри открытой пространственной трубчатой рамы-экрана;
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 трубок открытой несущей пространственной рамы;
11 - передняя трубка открытой несущей пространственной рамы (для ходовой - толкающей ВМГ) или верхняя трубка открытой несущей пространственной рамы (для передней и задней ВМГ);
12 - задняя трубка открытой несущей пространственной рамы (для ходовой - толкающей ВМГ) или нижняя трубка открытой несущей пространственной рамы (для передней и задней ВМГ).
На фиг. 2 представлен вариант конструкции заявленного ЛА с двумя передними (1) и двумя задними (2) несущими винтами соответственно и двумя дополнительными вспомогательными ходовыми толкающими винтами (3) соответственно.
Передние (1) и задние (2) движители устанавливаются спереди и сзади ЛА на несущей силовой платформе-раме (9), выполненной из труб, в перехлесте образующих, например, крест (на концевых участках труб).
Ходовые толкающие движители (3) могут быть установлены с боковых сторон ЛА (по центру, 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.
Количество устанавливаемых передних (1) и задних (2) несущих винтов одинаково.
Количество устанавливаемых ходовых толкающих винтов) (3) одинаково с каждой боковой стороны ЛА.
На фиг. 2 показан один из вариантов выполнения ЛА. Возможны также и другие варианты выполнения ЛА, например с четырьмя ходовыми толкающими винтами (3) (по два с каждой боковой стороны ЛА), что не изменяет сущность заявленного изобретения.
Возможен также вариант выполнения ЛА, в котором только один толкающий винт расположен по центру ЛА или толкающие винты (3) расположены одновременно по центру, слева и справа ЛА.
На фиг. 3 представлен вариант выполнения передней, задней и ходовой толкающей ВМГ в виде одной соосной пары электродвигателей (5) винтов (6), закрепленной внутри открытой несущей пространственной трубчатой рамы (4) в форме эллипсоида (вид сбоку - для передних и задних движителей, вид сверху - для ходовых толкающих движителей).
Независимо работающие электродвигатели (5) передних, задних и ходовых толкающих винтов (6) закрепляются своим неподвижным основанием к внутренним противоположным и симметричным относительно друг друга поверхностям (частям) (10) трубок открытой несущей пространственной эллипсоидной замкнутой рамы (4), образуя таким образом ВМГ, состоящую из одной соосной пары электродвигателей (5) винтов (6).
Независимо работающие электродвигатели (5) винтов (6) устанавливаются внутри открытых несущих пространственных трубчатых рам (4) таким образом, что они видимы со всех внешних сторон и к ним есть доступ. Каждый из движителей (6) соединен с независимо работающим электродвигателем (5) соответственно.
В одном варианте, при установки ВМГ 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 (9), внутренних, обращенных друг к другу, противоположных симметричных относительно друг друга поверхностях (частях) (10) трубок открытой несущей пространственной рамы (4), 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.
В другом варианте, при установки ВМГ внутри рамы (4) по центру и/или слева и справа от борта ЛА, независимо работающие электродвигатели (5) ходовых толкающих винтов (6) установлены на передней (11) и задней (12), относительно продольной оси ЛА или борта ЛА или несущей рамы (8), внутренних, обращенных друг к другу, противоположных и симметричных относительно друг друга поверхностях (частях) (10) трубок открытой несущей пространственной рамы (4), образуя таким образом винтомоторную группу (ВМГ), состоящую из одной соосной пары электродвигателей (5) винтов (6), при этом винты (6) соосной пары вращаются параллельно друг другу вокруг одной горизонтальной оси, повернуты друг к другу, не соприкасаются с несущей пространственной рамой (4) и между винтами (6) соосной пары находится только воздух.
На фиг. 3 показан один из вариантов выполнения ЛА с одной соосной парой электродвигателей (5) винтов (6), установленной внутри одной открытой пространственной рамы (4). Количество соосных пар электродвигателей винтов внутри одной открытой пространственной трубчатой рамы (4) может быть любым, в зависимости от ее размера и объема.
На фиг. 4 представлен вариант выполнения передней, задней и ходовой винтомоторной группы (ВМГ) ЛА в виде трех соосных пар электродвигателей (5) винтов (6), закрепленных внутри открытой несущей пространственной трубчатой рамы (4) в форме эллипсоида, замкнутого типа (вид сбоку - для передних и задних движителей, вид сверху - для ходовых толкающих движителей).
В одном варианте, при установки ВМГ 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 переднюю и заднюю 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 другом варианте, при установки ВМГ внутри рамы (4) в центре (ближе к задней части борта) и/или слева и справа от борта ЛА, независимо работающие электродвигатели (5) ходовых толкающих винтов (6) закрепляются своим неподвижным основанием на передней (11) и задней (12), относительно продольной оси ЛА (или относительно несущей рамы (8)), внутренних, обращенных друг к другу, противоположных и симметричных относительно друг друга поверхностях (частях) (10) трубок открытой несущей пространственной рамы (4), образуя таким образом ВМГ, состоящую из трех соосных пар электродвигателей (5) винтов (6), расположенных на определенном расстоянии друг от друга, при этом винты (6) соосной пары вращаются параллельно друг другу вокруг одной горизонтальной оси, повернуты друг к другу, не соприкасаются с открытой несущей пространственной рамой (4) и между винтами (6) соосной пары находится только воздух.
В вариантах крепления электродвигателей (5) винтов (6) к внутренним поверхностям (частям) (10) рамы (4), показанных на фиг. 3 и 4, между плоскостями 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 винтов (6), т.к. любой удар будет принят конусами.
На фиг. 4 показан один из вариантов выполнения ЛА с тремя соосными парами электродвигателей (5) 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, задней и ходовой винтомоторной группы (ВМГ) ЛА в виде трех соосных пар электродвигателей (5) винтов (6), закрепленных внутри открытой несущей пространственной трубчатой рамы (4) в форме эллипсоида на определенном расстоянии друг от друга (вид сбоку - для передних и задних движителей, вид сверху - для ходовых толкающих движителей).
Независимо работающие электродвигатели (5) несущих винтов (6) закреплены своим неподвижным основанием перпендикулярно 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 группу из трех соосных пар электродвигателей (5) винтов (6), расположенных на определенном расстоянии друг от друга. При этом, винты (6) соосной пары повернуты к внутренним, обращенным друг к другу, противоположным и симметричным относительно друг друга поверхностям (частям) (10) трубок открытой пространственной эллипсоидной рамы (4) и не соприкасаются с ними, винты (6) соосной пары вращаются параллельно друг другу и между винтами (6) соосной пары и внутренними противоположными и симметричными относительно друг друга поверхностями (частями) (10) трубок открытой пространственной эллипсоидной рамы (4) находится только воздух.
В одном варианте, при установки ВМГ спереди и сзади ЛА, передние и задние несущие винты (6) соосной пары повернуты к верхним (11) и нижним (12), относительно продольной оси ЛА (или относительно несущей рамы (9)), внутренним, обращенным друг к другу, противоположным и симметричным относительно друг друга поверхностям (частям) (10) трубок открытой пространственной эллипсоидной рамы (4), несущие винты (6) соосной пары вращаются параллельно друг другу вокруг одной вертикальной оси.
В другом варианте, при установки ВМГ по центру и/или справа и слева от борта ЛА, ходовые толкающие винты (6) соосной пары повернуты к передним (11) и задним (12), относительно продольной оси ЛА (или относительно несущей рамы (8)), внутренним, обращенным друг к другу, противоположным и симметричным относительно друг друга поверхностям (частям) (10) трубок открытой пространственной эллипсоидной рамы (4), винты (6) соосной пары вращаются параллельно друг другу вокруг одной горизонтальной оси.
На фиг. 5 показан один из вариантов выполнения передней, задней и ходовой 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 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) передних и задних 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 передних и задних винтов (6) закреплены на внутренних частях (поверхностях) (10) верхней (11) и нижней (12) трубок рамы (4)).
Ходовые толкающие винты (6) могут быть установлены в центре и/или с боковых сторон ЛА (с левого и правого борта ЛА) на одной общей несущей силовой платформе (8), перпендикулярной продольной оси ЛА, или на разных отдельных несущих силовых платформах.
Количество ходовых толкающих ВМГ (см. фиг. 3. 4, 5) слева и справа, относительно борта ЛА, одинаково и может быть любым. При установки, например трех толкающих ВМГ, устанавливаемых по центру, слева и справа от борта ЛА, толкающие ВМГ расположены на определенном расстоянии друг от друга, при этом боковые толкающие ВМГ равноудалены от центральной ходовой ВМГ.
Количество передних и задних ВМГ (см. фиг. 3, 4, 5) спереди и сзади ЛА одинаково и может быть любым.
Количество соосных пар электродвигателей (5) толкающих винтов (6) внутри каждой рамы (4) - экрана слева и справа, относительно борта ЛА, одинаково и может быть любым в зависимости от ее размера и объема.
Количество соосных пар электродвигателей (5) толкающих винтов (6) внутри одной рамы (4) - экрана по центру борта ЛА может быть одинаково или отличаться от количества соосных пар электродвигателей (5) толкающих винтов (6) внутри одной рамы (4), устанавливаемых слева и справа от борта ЛА.
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 горизонтального прямолинейного движения не требуется менять угол тангажа, он остается в горизонтальной плоскости, тем самым, снижается лобовое сопротивление, увеличивается тяга и скорость полета ЛА. Это достигается благодаря установки дополнительных - вспомогательных ходовых толкающих винтов (3) (см. фиг. 2) или ВМГ (см. фиг. 3, 4, 5).
Поскольку для горизонтального прямолинейного движения используется не результирующая тяга вертикальная и горизонтальная задних движителей (2) (см. фиг. 1), а полностью тяга дополнительных вспомогательных ходовых толкающих винтов (3) или ВМГ (см. фиг. 3, 4, 5), 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 толкающего винта (3, фиг. 2) или тяга правых ходовых толкающих винтов (6) ВМГ (см. фиг. 3, 4, 5), а для поворота вправо увеличивается тяга левого горизонтального ходового толкающего винта (3, фиг. 2) или тяга левых ходовых толкающих винтов (6) ВМГ (см. фиг. 3, 4, 5). Тем самым, происходит отклонение ЛА по курсу и коррекция курса.
Регулируя скорость вращения винтов (6), независимо 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 (6) от соударений с поверхностью земли и иными препятствиями, достигается за счет использования в качестве движителей (6) вместо открытых вращающихся лопастей (винтов) - винтов (6), работающих внутри открытых несущих пространственных трубчатых рам (4), выполняющих функцию экранов.
Повышение отказоустойчивости с сохранением положения ЛА в полете и безопасность полета обеспечивается за счет дублирования ВМГ ЛА (устанавливаются соосные пары независимо работающих электродвигателей (5) винтов (6).
Повышение экологичности ЛА достигается благодаря использованию электрических двигателей (5) винтов (6).
Электродвигатели (5) и винты (6) устанавливаются внутри открытых пространственных 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 винтов (6), производить их ремонт и замену.
Увеличение компактности ЛА (уменьшение габаритных показателей, площади ЛА) достигается за счет установки винтов (6) меньшего размера в виде соосных пар (см. фиг. 3, 4, 5), вместо установки одного отдельного винта (1, 2) большого размера (см. фиг. 1).
Использование дополнительных ходовых толкающих винтов (3, 6) 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 ее 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 несущие винты или группы передних и задних несущих винтов, ходовой толкающий винт или группу ходовых толкающих винтов. Каждый несущий и толкающий винт соединен с независимо работающим электродвигателем. Несущие винты установлены в равном количестве, на определенном расстоянии друг от друга, спереди и сзади ЛА по направлению движения ЛА в горизонтальной плоскости, симметрично относительно продольной оси ЛА. При этом толкающие винты установлены на определенном расстоянии друг от друга в горизонтальной плоскости симметрично относительно друг друга и продольной оси ЛА. Независимо работающие электродвигатели передних, задних и ходовых толкающих винтов установлены внутри открытых несущих пространственных трубчатых рам-экранов таким образом, что они видимы со всех внешних сторон и к ним есть доступ. Обеспечивается снижение затрат энергии на горизонтальный прямолинейный полет, улучшение управляемости и маневренности полета, повышение экологичности. 2 н. и 34 з.п. ф-лы, 5 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, установленным 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;
- горизонтальный прямолинейный полет осуществляется благодаря дополнительному - вспомогательному ходовому толкающему движителю - винту или группе дополнительных - вспомогательных ходовых толкающих движителей - винтов, каждый из которых соединен с независимо работающим электродвигателем, установленным на определенном расстоянии друг от друга, в горизонтальной плоскости, перпендикулярной продольной оси ЛА, противоположно и симметрично относительно друг друга и продольной оси ЛА;
при этом независимо работающие электродвигатели передних, задних и ходовых толкающих винтов установлены внутри открытых несущих пространственных трубчатых рам-экранов таким образом, что они видимы со всех внешних сторон и к ним есть доступ.
2. Способ по п. 1, в котором ходовой толкающий винт или ходовые толкающие винты установлены по центру задней части ЛА, на несущей силовой платформе.
3. Способ по п. 1, в котором ходовые толкающие винты установлены слева и справа от ЛА.
4. Способ по п. 1, в котором ходовые толкающие винты установлены по центру ЛА, слева и справа от ЛА.
5. Способ по п. 1, в котором независимо работающие электродвигатели ходовых толкающих винтов установлены на одной общей несущей силовой платформе 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 каждый винт вращается вокруг своей одной горизонтальной оси.
6. Способ по п. 1, в котором независимо работающие электродвигатели передних и задних несущих винтов установлены на несущей силовой платформе-раме, выполненной из труб, образуя винтомоторные группы (ВМГ), при этом каждый несущий винт вращается вокруг своей одной вертикальной оси.
7. Способ по п. 5, в котором количество ходовых толкающих винтов может быть любым и одинаково слева и справа от ЛА.
8. Способ по п. 6, в котором количество передних и задних несущих винтов может быть любым и одинаково спереди и сзади ЛА.
9. Способ по п. 1, в котором открытые несущие пространственные трубчатые рамы выполнены, например, в виде эллипсоида или параллелепипеда, замкнутого или разомкнутого типа.
10. 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 передние и задние 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.
11. 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 открытой несущей пространственной рамы, обращенных друг к другу, образуя передние и задние 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 открытая несущая пространственная рама-экран установлена на несущей силовой платформе-раме, выполненной из труб.
12. Способ по п. 1, в котором независимо работающие электродвигатели ходовых толкающих винтов установлены перпендикулярно спереди и сзади, относительно направления движения ЛА в горизонтальной плоскости, на несущей силовой платформе-раме, противоположно и симметрично относительно друг друга, образуя ходовую толкающую винтомоторную группу (ВМГ), состоящую из соосных пар электродвигателей винтов, при этом винты соосной пары вращаются параллельно друг другу вокруг одной горизонтальной оси, повернуты к внутренним противоположным и симметричным относительно друг друга поверхностям передней и задней трубок открытой несущей пространственной трубчатой рамы, обращенных друг к другу, и не соприкасаются с ними, между винтами соосной пары и внутренними поверхностями трубок рамы находится только воздух.
13. Способ по п. 1, в котором независимо работающие электродвигатели ходовых толкающих винтов установлены на внутренних противоположных и симметричных относительно друг друга поверхностях передней и задней трубок, относительно направления движения ЛА в горизонтальной плоскости, открытой несущей пространственной рамы, обращенных друг к другу, образуя ходовую толкающую винтомоторную группу (ВМГ), состоящую из соосных пар электродвигателей винтов, при этом винты соосной пары вращаются параллельно друг другу вокруг одной горизонтальной оси, повернуты друг к другу, не соприкасаются с открытой несущей пространственной рамой и между винтами соосной пары находится только воздух, при этом открытая несущая пространственная рама-экран установлена на несущей силовой платформе-раме.
14. Способ по п. 10 или 11, в котором количество открытых несущих пространственных трубчатых рам с передней и задней ВМГ может быть любым и одинаково спереди и сзади ЛА.
15. Способ по п. 12 или 13, в котором количество открытых несущих пространственных трубчатых рам с ходовой толкающей ВМГ может быть любым и одинаково с левого и правого борта ЛА.
16. Способ по п. 12 или 13, в котором ходовая толкающая ВМГ установлена по центру ЛА, в горизонтальной плоскости, перпендикулярной продольной оси ЛА и/или слева и справа от борта ЛА, в горизонтальной плоскости, перпендикулярной продольной оси ЛА.
17. Способ по п. 14, в котором количество соосных пар электродвигателей передних и задних несущих винтов внутри каждой открытой несущей пространственной трубчатой рамы может быть любым в зависимости от ее размера и объема и одинаково спереди и сзади ЛА, при этом соосные пары внутри каждой открытой несущей пространственной трубчатой рамы расположены в горизонтальной плоскости и на определенном расстоянии друг от друга.
18. Способ по п. 15, в котором количество соосных пар электродвигателей ходовых толкающих винтов внутри каждой открытой несущей пространственной трубчатой рамы может быть любым в зависимости от ее размера и объема и одинаково слева и справа от борта ЛА, при этом соосные пары внутри каждой открытой несущей пространственной трубчатой рамы расположены в горизонтальной плоскости и на определенном расстоянии друг от друга.
19. Летательный аппарат (ЛА) для вертикального взлета/посадки и горизонтального прямолинейного полета, включающий:
- передние и задние движители - несущие винты или группы передних и задних движителей - несущих винтов для вертикального взлета/посадки, каждый из которых соединен с независимо работающим электродвигателем, установленных 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;
- дополнительный - вспомогательный ходовой толкающий движитель - винт или группу дополнительных - вспомогательных ходовых толкающих движителей - винтов 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;
при этом независимо работающие электродвигатели передних, задних и ходовых толкающих винтов установлены внутри открытых несущих пространственных трубчатых рам-экранов таким образом, что они видимы со всех внешних сторон и к ним есть доступ.
20. ЛА по п. 19, в котором ходовой толкающий винт или ходовые толкающие винты установлены по центру задней части ЛА, на несущей силовой платформе.
21. ЛА по п. 19, в котором ходовые толкающие винты установлены слева и справа от борта ЛА.
22. ЛА по п. 19, в котором ходовые толкающие винты установлены по центру ЛА, слева и справа от борта ЛА.
23. ЛА по п. 19, в котором независимо работающие электродвигатели ходовых толкающих винтов установлены на одной общей несущей силовой платформе 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 каждый винт вращается вокруг своей одной горизонтальной оси.
24. ЛА по п. 19, в котором независимо работающие электродвигатели передних и задних несущих винтов установлены на несущей силовой платформе-раме, выполненной из труб, образуя винтомоторные группы (ВМГ), при этом каждый несущий винт вращается вокруг своей одной вертикальной оси.
25. ЛА по п. 23, в котором количество ходовых толкающих винтов может быть любым и одинаково слева и справа от борта ЛА.
26. ЛА по п. 24, в котором количество передних и задних несущих винтов может быть любым и одинаково спереди и сзади ЛА.
27. ЛА по п. 19, в котором открытые несущие пространственные трубчатые рамы выполнены, например, в виде эллипсоида или параллелепипеда, замкнутого или разомкнутого типа.
28. ЛА по п. 19, 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 передние и задние 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.
29. ЛА по п. 19, 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 открытой несущей пространственной рамы, обращенных друг к другу, образуя передние и задние 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 открытая несущая пространственная рама-экран установлена на несущей силовой платформе-раме, выполненной из труб.
30. ЛА по п. 19, в котором независимо работающие электродвигатели ходовых толкающих винтов установлены перпендикулярно, спереди и сзади, относительно направления движения ЛА в горизонтальной плоскости, на несущей силовой платформе-раме, противоположно и симметрично относительно друг друга, образуя ходовую толкающую винтомоторную группу (ВМГ), состоящую из соосных пар электродвигателей винтов, при этом винты соосной пары вращаются параллельно друг другу вокруг одной горизонтальной оси, повернуты к внутренним противоположным и симметричным относительно друг друга поверхностям передней и задней трубок открытой несущей пространственной трубчатой рамы, обращенных друг к другу, и не соприкасаются с ними, между винтами соосной пары и внутренними поверхностями трубок рамы находится только воздух.
31. ЛА по п. 19, в котором независимо работающие электродвигатели ходовых толкающих винтов установлены на внутренних противоположных и симметричных относительно друг друга поверхностях передней и задней трубок, относительно направления движения ЛА в горизонтальной плоскости, открытой несущей пространственной рамы, обращенных друг к другу, образуя ходовую толкающую винтомоторную группу (ВМГ), состоящую из соосных пар электродвигателей винтов, при этом винты соосной пары вращаются параллельно друг другу вокруг одной горизонтальной оси, повернуты друг к другу, не соприкасаются с открытой несущей пространственной рамой и между винтами соосной пары находится только воздух, при этом открытая несущая пространственная рама-экран установлена на несущей силовой платформе-раме.
32. ЛА по п. 28 или 29, в котором количество открытых несущих пространственных трубчатых рам с ВМГ может быть любым и одинаково спереди и сзади ЛА.
33. ЛА по п. 30 или 31, в котором количество открытых несущих пространственных трубчатых рам с ходовой толкающей ВМГ может быть любым и одинаково с левого и правого борта ЛА.
34. ЛА по п. 30 или 31, в котором ходовая толкающая ВМГ установлена по центру ЛА, в горизонтальной плоскости, перпендикулярной продольной оси ЛА и/или слева и справа от борта ЛА, в горизонтальной плоскости, перпендикулярной продольной оси ЛА.
35. ЛА по п. 32, в котором количество соосных пар электродвигателей передних и задних несущих винтов внутри каждой открытой несущей пространственной трубчатой рамы может быть любым в зависимости от ее размера и объема и одинаково спереди и сзади ЛА, при этом соосные пары внутри каждой открытой несущей пространственной трубчатой рамы расположены в горизонтальной плоскости и на определенном расстоянии друг от друга.
36. ЛА по п. 33, в котором количество соосных пар электродвигателей ходовых толкающих винтов внутри каждой открытой несущей пространственной трубчатой рамы может быть любым в зависимости от ее размера и объема и одинаково слева и справа от борта ЛА, при этом соосные пары внутри каждой открытой несущей пространственной трубчатой рамы расположены в горизонтальной плоскости и на определенном расстоянии друг от друга.
| CN 204548499 U, 12.08.2015 | |||
| RU 184662 U1, 02.11.2018 | |||
| US 20190291860 A1, 26.09.2019 | |||
| WO 2018136498 A1, 26.07.2018 | |||
| Летательный аппарат вертикального взлета и посадки с дополнительными грузовыми модулями и выдвигаемыми воздушными винтами | 2021 |
|
RU2759061C1 |
