ПОДЪЕМНЫЙ БЛОК Российский патент 2025 года по МПК B64C29/00 

Изобретение относится к летательным аппаратам вертикального взлета и посадки.

Известны подъемные и подъемно-маршевые газотурбинные двигатели (например, РД-38 и Р-79 В-300), использующие реактивную струю для создания подъемной силы.

Известны подъемные вентиляторы (например, силовая установка F-136 истребителя F35B), создающие импульс силы за счет ускорения воздуха.

Известны вертолеты (например, Ми-8), в которых используются несущие винты, создающие подъемную силу за счет обтекания лопастей высокоскоростным потоком воздуха.

Известны центробежные компрессоры с двухсторонним входом и полуоткрытым рабочим колесом, находящимся под наружным корпусом (Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей. М. Машиностроение, 1974 г. рис. 4.01, с. 99).

Предлагается расширить арсенал технических средств, позволяющих решить проблему вертикального взлета и посадки летательных аппаратов, посредством использования подъемного блока.

Сущность изобретения состоит в том, что в подъемном блоке наружный корпус перекрывает только часть полуоткрытого рабочего колеса центробежного компрессора с двухсторонним входом.

Эффективность подъемного блока повышается, если лопатки рабочего колеса изогнуть в направлении вращения колеса, а на входе в лопатки установить вращающийся направляющий аппарат (Скубачевский Г.С.Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей. М. Машиностроение, 1974 г. рис. 4.01, с. 99).

На фиг.1 изображен продольный разрез подъемного блока;

на фиг.2 изображено полуоткрытое рабочее колесо с лопатками, изогнутыми в направлении вращения;

на фиг.3 изображена схема силовой установки воздушного автомобиля.

Подъемный блок (фиг.1) состоит из входного патрубка (патрубков) 1, рабочего колеса центробежного компрессора с лопатками 2, наружного корпуса 3, перекрывающего верхнюю половину рабочего колеса.

Создание подъемной силы Fпод происходит следующим образом. При вращении рабочего колеса воздух, находящийся в межлопаточных каналах колеса, под действием центробежных сил приобретает кинетическую энергию (повышается полное давление) и движется к периферии рабочего колеса. Через входные патрубки в освободившееся пространство поступает новый воздух. В верхней части рабочего колеса воздух взаимодействует с наружным корпусом, а в нижней - истекает в атмосферу.

При взаимодействии воздуха с наружным корпусом происходит торможение воздуха (полное давление преобразуется в статическое) и на его внутренней поверхности создается избыточное давление

где ρ - плотность воздуха, ω - угловая скорость вращения колеса, R - радиус колеса. При этом эффективность торможения воздуха зависит от величины зазора между корпусом и колесом (аналог безлопаточного диффузора в центробежном компрессоре).

С противоположной стороны (на выходе из рабочего колеса) давление равно атмосферному. В результате разницы давлений появляется неуравновешенная сила Fпод, направленная вертикально вверх (см. фиг.1).

Подъемная сила определяется как Fпод=Ризб⋅D⋅L, где D - диаметр колеса, L - ширина колеса.

В соответствии с третьим законом механики подъемную силу можно определить как силу равную и противоположно направленную силе, действующей на воздух, истекающий из рабочего колеса, т.е. Fпод=-Fвoз (см. фиг.1), где Fвoз=Gвоз⋅W, где Gвоз - расход воздуха, W - условная (приведенная к вертикальной составляющей скорости) скорость истечения воздуха. Так, например, при расходе воздуха 100 кг/с (диаметр входных патрубков более 0,7 м) и условной скорости истечения -100 м/с (окружная скорость колеса более 300 м/с, ширина ~ 0,4 м) подъемная сила составит порядка 10000 Н (тонну).

Подъемный блок позволяет создать воздушный автомобиль - транспортное средство, для которого не требуется дорога.

На фиг.3 показана схема силовой установки воздушного автомобиля: турбовальный двигатель, подъемный блок 4 (четыре штуки), редуктор 5 (две штуки). Мощность двигателя, в конечном счете, преобразуется в кинетическую энергию истекающего воздуха: Ne=2⋅Gвоз⋅W². Если использовать подъемные блоки с параметрами, указанными выше, то потребная мощность двигателя ~ 2000 кВт (2700 л.с), что вполне приемлемо. Двигатели типа ТВ3-117 обладают линейкой мощностей от 2000 до 3000 л.с при весе 300 кг.

Изобретение относится к области движителей, обеспечивающих подъемную силу для движения летательных аппаратов в воздухе. Подъемный блок летательного аппарата содержит наружный корпус, внутри которого находится полуоткрытое рабочее колесо центробежного компрессора с двухсторонним входом. Наружный корпус перекрывает верхнюю половину рабочего колеса. Лопатки рабочего колеса загнуты в направлении вращения колеса. Рабочее колесо имеет вращающийся направляющий аппарат. Обеспечивается возможность вертикального взлета и посадки летального аппарата. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Подъемный блок летательного аппарата, содержащий наружный корпус, внутри которого находится полуоткрытое рабочее колесо центробежного компрессора с двухсторонним входом, отличающийся тем, что наружный корпус перекрывает верхнюю половину рабочего колеса.

2. Подъемный блок по п.1, отличающийся тем, что лопатки рабочего колеса загнуты в направлении вращения колеса.

3. Подъемный блок по п.1, отличающийся тем, что рабочее колесо имеет вращающийся направляющий аппарат.