ГИБРИДНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ КРИШТОПА (ГЛАК) И СПОСОБ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ГЛАК (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2024 года по МПК B64B1/34 B64C27/28 B64F3/02 B64U10/20 

Группа изобретений относится к области авиастроения и авиационной техники.

Из существующего уровня техники известны беспилотные летательные аппараты (БПЛА), сочетающие в себе свойства квадрокоптера, конвертоплана или самолета.

Однако из существующего уровня техники не известен беспилотный летательный аппарат гибридного типа (БПЛАГТ), сочетающий в себе гибридные свойства аэростата, квадрокоптера, конвертоплана или самолета, использующий, как минимум, два неподвижных электродвигателя с пропеллером, как у квадрокоптера и, как минимум, два поворотных электродвигателя с импеллером, как у конвертоплана, а также баллон аэростата, в виде группы, надуваемых газом легче воздуха, резиновых шаров, присоединяемого вручную непосредственно перед вертикальным стартом по-аэростатному и автоматически отсоединяемого электромагнитной защелкой, в полете по команде оператора при переходе на горизонтальный полет БПЛАГТ на режимах полета, как квадрокоптера, конвертоплана или самолета.

Таким образом, остается актуальной задача создания беспилотного летательного аппарата гибридного типа (БПЛАГТ), сочетающего в себе гибридные свойства аэростата, квадрокоптера, конвертоплана или самолета, использующего, как минимум, два неподвижных электродвигателя с пропеллером, как у квадрокоптера и, как минимум, два поворотных электродвигателя с импеллером, как у конвертоплана, а также баллон аэростата, в виде группы, надуваемых газом легче воздуха, резиновых шаров, присоединяемого вручную непосредственно перед вертикальным стартом по-аэростатному и автоматически отсоединяемого электромагнитной защелкой, в полете по команде оператора при переходе на горизонтальный полет БПЛАГТ на режимах полета, как квадрокоптера, конвертоплана или самолета.

Задачей достижения технического результата, на который направлена заявленная группа изобретений, является создание беспилотного летательного аппарата (БПЛА) гибридного типа, сочетающего в себе гибридные свойства аэростата, квадрокоптера, конвертоплана или самолета, использующего, как минимум, два неподвижных электродвигателя с пропеллером, как у квадрокоптера и, как минимум, два поворотных электродвигателя с импеллером, как у конвертоплана, а также баллон аэростата, в виде группы, надуваемых газом легче воздуха, резиновых шаров, присоединяемого вручную непосредственно перед вертикальным стартом по-аэростатному и автоматически отсоединяемого электромагнитной защелкой, в полете по команде оператора при переходе на горизонтальный полет БПЛАГТ на режимах полета, как квадрокоптера, конвертоплана или самолета.

Указанная задача (достижение технического результата) решается тем, что предложен Гибридный летательный аппарат Криштопа по пункту 1 формулы изобретения.

Указанная задача (достижение технического результата) решается тем, что предложен Гибридный летательный аппарат Криштопа по пункту 2 формулы изобретения.

Указанная задача (достижение технического результата) решается тем, что предложен Гибридный летательный аппарат Криштопа по пункту 3 формулы изобретения.

Указанная задача (достижение технического результата) решается тем, что предложен Гибридный летательный аппарат Криштопа по пункту 4 формулы изобретения.

Указанная задача (достижение технического результата) решается тем, что предложен Гибридный летательный аппарат Криштопа по пункту 5 формулы изобретения.

Технический результат достигается также в способе функционирования Гибридного летательного аппарата Криштопа по пунктам 1-5 формулы изобретения.

Сущность группы изобретений поясняется чертежами Фиг. 1, Фиг. 2 и Фиг. 3.

На чертеже Фиг. 1 представлены пояснительные эскизы: (-1/1-) вид Гибридный летательный аппарат Криштопа (далее - ГЛАК) сбоку в горизонтальном полете, где: 1 - корпус, 2 - поворотный вал, установленный на опорных подшипниках (на эскизе не показаны), 3 - прямое прямоугольное крыло плоско-выпуклого профиля, расположенное на корпусе 1 таким образом, чтобы поворотный вал 2 находился на центре тяжести полностью снаряженного ГЛАК, 4 - импеллер, с электродвигателем, с одним или двумя винтами, неизменяемого шага (на эскизе не показаны), работающий в режиме как тянущий, 5 - электродвигатель с пропеллером, 12 - штекерное устройство управляемого отключения электрического кабеля, с электропитанием от внешнего источника электроэнергии, отключаемого по команде оператора. На эскизе (-1/2-) вид ГЛАК сбоку при вертикальном взлете или посадке, а также зависании в полете, где: 4 - импеллер, с электродвигателем, с одним или двумя винтами, неизменяемого шага (на эскизе не показаны), работающий в режиме как подъемный. На эскизе (-1/3-) вид ГЛАК сверху при вертикальном взлете или посадке. Устройства подвеса для ракетно-бомбового вооружения и средств поражения неприятельских дронов, установленные на нижней плоской поверхности прямого прямоугольного крыла, а также законцовки крыла и акустические микрофоны, поворотный лазерный высотомер - дальномер на всех эскизах не показаны.

На чертеже Фиг. 2 представлены пояснительные эскизы (-2/1-) и (-2/2-) Устройства вертикального запуска (далее - УВЗ) для беспилотных или пилотируемых летательных аппаратов вертикального взлета и посадки, которое позволяет без использования заряда собственной аккумуляторной батареи летательного аппарата осуществлять вертикальный взлет и длительно находиться на определенной высоте, ограниченной длиной электрического кабеля, с электропитанием от внешнего стационарного или передвижного источника электроэнергии, отключаемого по команде оператора при полной зарядке собственной аккумуляторной батареи летательного аппарата. На эскизе (-2/1-) вид ГЛАК сбоку для варианта исполнения, когда в носовой части корпуса 1 установлено штекерное устройство 12 управляемого отключения электрического кабеля, с электропитанием от внешнего источника электроэнергии, отключаемого по команде оператора, где: 12 - штекерное устройство управляемого отключения электрического кабеля, с электропитанием от внешнего источника электроэнергии, отключаемого по команде оператора, 13 - электрический двух или одножильный электрический кабель с металлическим тросовым кордом внутри, 14 - поворотный барабан с ручным или электроприводом (на эскизе не показан), на котором намотан электрический двух или одножильный электрический кабель с металлическим тросовым кордом внутри, 15 - основание, на котором, на котором установлен поворотный барабан с ручным или электроприводом. На эскизе (-2/2-) УВЗ, включающее в себя систему управления (на эскизе не показана), контакты минус 26 и плюс 27 электрического двух или одножильный электрического кабеля 13 с металлическим тросовым кордом внутри, который с одной стороны имеет возможность подключения через коммутационный аппарат (на эскизе не показан), к внешнему стационарному или передвижному источнику электроэнергии (на эскизе не показан), а с другой стороны подключен непосредственно к электрическому штекеру 21, который вручную подключается к штекерному устройству управляемого отключения электрического кабеля 12, установленному непосредственно на летательном аппарате и подключенному к аккумуляторной батарее, которое имеет возможность автоматического отключения по команде оператора летательного аппарата, где: 18 - изолирующий корпус штекерного устройства управляемого отключения электрического кабеля 12, 17 пружина, 19 - электрический контакт плюс, подключенный непосредственно к аккумуляторной батарее, 20 - электрический контакт плюс электрического штекера 21, 22 - электрический контакт минус, подключенный непосредственно к аккумуляторной батарее, 23 - электрический контакт минус электрического штекера 21, 24 - механическая защелка, управляемая сердечником электромагнита 25. На эскизе (-2/3-) показан червячный редуктор с электроприводом 16, расположенный в корпусе 1, управляющий положением поворотного вала 2, установленного на опорных подшипниках (на эскизе не показаны), для поворота импеллеров 4 на угол 90 градусов в горизонтальное или вертикальное положение.

На чертеже Фиг. 3 представлен пояснительный эскиз варианта исполнения ГЛАК с подключенной группой, надуваемых газом легче воздуха, резиновых шаров для подъема ГЛАК по-аэростатному и дополнительным, например, сбрасываемым твердотопливным ракетным ускорителем, установленным под корпусом 1 в хвостовой части ГЛАК, где: 1 - корпус, 4 - импеллер, с электродвигателем, с одним или двумя винтами, неизменяемого шага (на эскизе не показаны), в положении работы в режиме как подъемный, 5 - электродвигатель с пропеллером, 6 - группа, надуваемых газом легче воздуха, резиновых шаров, 7 - стропы группы, надуваемых газом легче воздуха, резиновых шаров, 8 - электромагнитная защелка, управляемая дистанционно оператором, 9 - металлическое кольцо, имеющее возможность подключения и отключения к электромагнитной защелке 8, на котором закрепляются стропы 7 группы, надуваемых газом легче воздуха, резиновых шаров 6, 10 - крепление для управляемого по команде оператора сбрасывания твердотопливного ракетного ускорителя, 11 - сбрасываемый твердотопливный ракетный ускоритель с системой дистанционного запуска по команде оператора.

Работа наиболее предпочтительного варианта исполнения ГЛАК, например, с двумя импеллерами и двумя электродвигателями с пропеллером, описанного по чертежам Фиг. 1, Фиг. 2 и Фиг. 3, осуществляется следующим образом.

Запуск в полет ГЛАК может осуществляться несколькими известными способами, например, по-аэростатному бесшумно и без расхода электроэнергии, как баллон аэростата в виде группы, надуваемых газом легче воздуха, резиновых шаров 6 Фиг. 3 в достаточном количестве для подъема на заданную высоту по-аэростатному. Например, для варианта исполнения ГЛАК весом 5 кг может использоваться баллон аэростата в виде группы из 6-7, надуваемых, например водородом, резиновых шаров объемом в 1 кубометр, подъемная сила каждого из которых будет равна 1,2 кг и соответственно общая подъемная сила для ГЛАК весом 5 кг составит 7,2-8,4 кг. Такой способ целесообразно применять в ночное время при безветренной погоде или при попутном ветре предполагаемого направления полета ГЛАК. После набора нужной высоты полета, группа, надуваемых газом легче воздуха, резиновых шаров, может быть по команде оператора отключено электромагнитной защелкой 8 металлическое кольцо 9 Фиг. 3, для освобождения в свободный полет группы, надуваемых газом легче воздуха, резиновых шаров 6, при переходе на горизонтальный полет ГЛАК в режиме только мультикоптера, конвертоплана или самолета.

Также возможен интересный вариант запуска ГЛАК, как гибридный аэростатно-мультикоптерный вариант, например, при загрузке максимальной полезной нагрузки, когда подъемная сила суммируется группой, надуваемых газом легче воздуха, резиновых шаров 6 и вертикальной тягой всех электродвигателей с пропеллером 5 и импеллеров, с электродвигателем 4 Фиг. 3.

Также при необходимости предварительной длительной аэровоздушной разведки на высотах от 10 до 100 метров, когда прямая видимость увеличивается на десятки км, может быть использован запуск ГЛАК с применением дополнительного штекерного устройства управляемого отключения электрического кабеля, с электропитанием от внешнего стационарного или передвижного источника электроэнергии, отключаемого по команде оператора, осуществляемого с помощью Устройства вертикального запуска (далее - УВЗ) Фиг. 2 (-2/1-), когда оба импеллера 4, с электродвигателем, с одним или двумя винтами, неизменяемого шага должны быть установлены вертикально и работают как подъемные, а электрический штекер 21, вручную подключается к штекерному устройству управляемого отключения электрического кабеля 12, установленному непосредственно на ГЛАК и подключенному к его аккумуляторной батарее Фиг. 2 и таким образом, ГЛАК поднимается как мультикоптер, с дополнительной подъемной силой от прямого прямоугольного крыла 3 при наличии ветра, «подобно известному воздушному змею» на высоту, определяемую длиной электрического кабеля 13 с металлическим тросовым кордом внутри. При этом аккумуляторная батарея ГЛАК не расходует свой запас электроэнергии, так как электроснабжение всех электродвигателей ГЛАК осуществляется от внешнего стационарного или передвижного источника электроэнергии и соответственно ГЛАК способен длительно вести разведку без расхода собственного запаса электроэнергии. При установке УВЗ с подключенным ГЛАК на движущийся танк, БТР или БМП такая разведывательная система способна очень длительное время осуществлять разведку местности, например в радиусе 26 км при длине 50 метров электрического кабеля 13 с металлическим тросовым кордом внутри. При обнаружении цели, по команде оператора, действием механической защелки 24, управляемой сердечником электромагнита 25, электрический штекер 21 отключается от штекерного устройства 12 управляемого отключения электрического кабеля и ГЛАК переводится в самостоятельный полет по-мультикоптерному или по-самолетному, как управляемый конвертоплан по командам оператора для ведения разведки, нанесения точечных ракетно-бомбовых ударов и противодействия БПЛА противника. При полете по-самолетному направление полета может регулироваться за счет изменения тяги импеллеров 4, с электродвигателями, установленными по краям плоскости прямого прямоугольного крыла плоско-выпуклого профиля, а высота полета регулируется величиной тангажа за счет изменения тяги носового и кормового электродвигателей с пропеллером 5, то есть при положительном тангаже ГЛАК осуществляет набор высоты, а при отрицательном тангаже ГЛАК снижение высоты вплоть до возможного пикирования на цель с последующим набором высоты или маневром типа «мертвая петля» для набора высоты и последующего пикирования на следующую цель.

Также возможен запуск ГЛАК по-мультикоптерному с переходом на режим полета как конвертоплана и самолета, без группы, надуваемых газом легче воздуха, резиновых шаров 6, когда все импеллеры 4, с электродвигателем установлены вертикально и работают как подъемные вместе с электродвигателями с пропеллером 5, а затем импеллеры 4 переводятся в режим работы как тянущие для горизонтального полета по-самолетному и изменение положения всех импеллеров 4, с электродвигателем, с одним или двумя винтами, неизменяемого шага осуществляется по команде оператора при повороте на угол в пределах 90 градусов с помощью червячного редуктора с электроприводом 16 Фиг. 2 (-2/3-), расположенного в корпусе 1, управляющим положением поворотного вала 2, установленного на опорных подшипниках (на эскизе не показаны).

А также запуск может осуществляться, например по-самолетному с помощью катапульты или дополнительного сбрасываемого или несбрасываемого твердотопливного ракетного ускорителя, когда все импеллеры 4, с электродвигателем, с одним или двумя винтами, неизменяемого шага установлены и работают в положении как тянущие.

Посадка ГЛАК осуществляется по-мультикоптерному (все импеллеры 4, с электродвигателями в положении как подъемные) уменьшением тяги электродвигателей или с предварительным планированием по-самолетному и посадкой как конвертоплана по командам оператора.

Алгоритм работы других вариантов исполнения ГЛАК, например, с верхним расположением крыла или с различным числом электродвигателей, аналогичен вышеописанному.

Акустический локатор с акустическими микрофонами и поворотный лазерный высотомер - дальномер могут использоваться для поиска и уничтожения неприятельских дронов дополнительным устройством типа «дробовика по уткам». Поворотный лазерный высотомер - дальномер может использоваться также для определения восходящих потоков воздуха для парения ГЛАК на высоте по-орлиному, что увеличивает длительность полета.

Благодаря вышеперечисленному в группе изобретений достигается технический результат, заключающийся в создании ГЛАК, беспилотного летательного аппарата (БПЛА) гибридного типа, сочетающего в себе гибридные свойства аэростата, квадрокоптера, конвертоплана или самолета, использующего, как минимум, два неподвижных электродвигателя с пропеллером, как у квадрокоптера и, как минимум, два поворотных электродвигателя с импеллером, как у конвертоплана, а также баллон аэростата, в виде группы, надуваемых газом легче воздуха, резиновых шаров, присоединяемого вручную непосредственно перед вертикальным стартом по-аэростатному и автоматически отсоединяемого электромагнитной защелкой, в полете по команде оператора при переходе на горизонтальный полет БПЛАГТ на режимах полета, как квадрокоптера, конвертоплана или самолета.

Изобретение относится к области авиастроения, в частности к конструкциям и способам функционирования летательных аппаратов вертикального взлета и посадки. Гибридный летательный аппарат включает в себя аккумуляторную батарею, систему управления с модулем самонаведения на цель, корпус, выполненный по нормальной «самолетной» аэродинамической схеме, но без хвостового оперения, с прямым прямоугольным крылом плоско-выпуклого профиля с законцовками по краям. На передней фронтальной кромке крыла на опорных подшипниках установлен поворотный вал с жестко закрепленными на нем двумя электродвигателями с одним или двумя винтами неизменяемого шага и с встречным направлением вращения. Поворот двигателей на угол 90 градусов осуществляется поворотным валом. На нижней плоской поверхности корпуса и прямого прямоугольного крыла установлены устройства подвеса для бомбового вооружения. Сверху в центральной части корпуса установлена электромагнитная защелка для подключения одноразового кольца, к которому привязана группа надуваемых газом легче воздуха резиновых шаров для подъема на заданную высоту по-аэростатному. Обеспечивается создание беспилотного летательного аппарата гибридного типа, сочетающего в себе свойства аэростата, квадрокоптера, конвертоплана, самолета. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Гибридный летательный аппарат, характеризующийся тем, что включает в себя аккумуляторную батарею и систему управления с модулем самонаведения на цель, корпус, выполненный по нормальной «самолетной» аэродинамической схеме, но без хвостового оперения, с низко или высоко расположенным прямым прямоугольным крылом плоско-выпуклого профиля с законцовками или без законцовок по краям, на передней фронтальной кромке которого на опорных подшипниках установлен поворотный вал с жестко закрепленными на нем как минимум двумя электродвигателями с импеллером, с одним или двумя винтами неизменяемого шага и с встречным направлением вращения, поворот которых на угол 90 градусов осуществляется поворотным валом через червячный редуктор привода с дополнительным электродвигателем управления, и при этом внутри, по продольной оси корпуса, перпендикулярной к поворотному валу, жестко закреплен кронштейн, на выходных концах которого жестко закреплены как минимум два электродвигателя с пропеллером, с одним или двумя винтами неизменяемого шага и с встречным направлением вращения, имеющими неизменяемый вектор тяги вертикально вверх, как у квадрокоптера, и на нижней плоской поверхности корпуса и прямого прямоугольного крыла установлены устройства подвеса для бомбового вооружения, а сверху в центральной части корпуса установлена электромагнитная защелка для подключения снаружи одноразового кольца, к которому привязана группа надуваемых газом легче воздуха резиновых шаров в достаточном количестве для подъема на заданную высоту по-аэростатному, и при этом после набора высоты по команде оператора электромагнитная защелка может быть отключена для освобождения в свободный полет группы надуваемых газом легче воздуха резиновых шаров при переходе на горизонтальный полет гибридного летательного аппарата в режиме квадрокоптера, конвертоплана или самолета.

2. Гибридный летательный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что включает в себя поворотный лазерный высотомер-дальномер.

3. Гибридный летательный аппарат по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что включает в себя акустический локатор, содержащий два направленных в направлении горизонтального полета акустических микрофона, установленных по краям прямого прямоугольного крыла плоско-выпуклого профиля, и электронный блок для определения направления и интенсивности шумов винтов неприятельского летательного аппарата.

4. Гибридный летательный аппарат по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что имеет дополнительный сбрасываемый или несбрасываемый твердотопливный ракетный ускоритель, установленный в хвостовой части под корпусом гибридного летательного аппарата.

5. Гибридный летательный аппарат по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что имеет дополнительное штекерное устройство управляемого отключения электрического кабеля с электропитанием от внешнего стационарного или передвижного источника электроэнергии, отключаемого по команде оператора.

6. Способ функционирования гибридного летательного аппарата (далее - ГЛА) по любому из пп. 1-5, заключающийся в том, что ГЛА может осуществлять вертикальный взлет либо бесшумно и без расхода электроэнергии, как аэростат, или шумно, с расходом электроэнергии, как мультикоптер, либо как гибрид аэростата и мультикоптера при загрузке максимальной полезной нагрузки и при этом может также осуществлять длительную разведку с высоты взлета с использованием дополнительного штекерного устройства управляемого отключения электрического кабеля с электропитанием от внешнего стационарного или передвижного источника электроэнергии, отключаемого по команде оператора, а при необходимости может быстро, по команде оператора, отключить штекер дополнительного штекерного устройства управляемого отключения электрического кабеля и электромагнитную защелку для автоматического отсоединения одноразового кольца для свободного отдельного полета группы надуваемых газом легче воздуха резиновых шаров при переходе на горизонтальный полет ГЛА, как гибрид квадрокоптера, конвертоплана или самолета, с переводом по командам оператора режима работы как подъемный на режим работы как тянущий для всех электродвигателей с импеллером ГЛА с регулировкой полета ГЛА по направлению величиной тяги электродвигателей с импеллером и по высоте при изменении тангажа величиной тяги электродвигателей с пропеллером, а при необходимости зависания над целью или посадки ГЛА также может быстро по команде оператора перейти на режим квадрокоптера при переводе режима работы как тянущий на режим работы как подъемный для всех электродвигателей с импеллером ГЛА.