RU121488U1 - Летательный аппарат - Google Patents

Abstract

Летательный аппарат, включающий корпус, крыло аэродинамической формы, расположенное вне корпуса, помещенное внутри корпуса устройство для забора воздуха из атмосферы и создания радиального потока воздуха из корпуса на крыло, кабину для экипажа и полезного груза, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде двух плоских колец, соединенных по контуру стойками, крыло имеет кольцеобразную в плане форму и жестко прикреплено к корпусу, устройство для забора воздуха состоит из одного радиально-осевого лопаточного колеса с двигателем и/или двух таких колес, установленных соосно с возможностью вращения в противоположные стороны, на стойках корпуса и с возможностью поворота вокруг них установлены направляющие лопатки, в кабине установлен гироскоп.

Description

Полезная модель относится к авиации. Предложен летательный аппарат (ЛА), сочетающий свойства вертолета (возможность вертикального взлета и зависания) и самолета (подъемная сила образуется за счет обтекания воздухом крыльев).

Известны несколько типов летательных аппаратов, в которых воздух из атмосферы засасывается вентилятором (т.е. воздушным винтом с двигателем) в корпус, а подъемная сила создается в результате обтекания потоком воздуха из корпуса поверхностей тел, исполняющих роль крыла. Некоторые из таких аппаратов используют эффект Коанда: в этом случае тороидальная поверхность, имеющая выпуклость вверх, обдувается тонким слоем воздуха; при безотрывном обтекании на этой поверхности возникает вакуум, который и обеспечивает подъемную силу (UAV airframes/avionics-www.idairospace.com). Размеры подобных аппаратов ограничены необходимостью иметь тонкий поток воздуха на выходе из корпуса для реализации эффекта Коанда, а также необходимостью использования дополнительных средств, обеспечивающих горизонтальный полет. Известен летательный аппарат «Высотолет», описанный в заявке на изобретение RU №99113319/28, 08.06.1999, в котором подъемная сила создается за счет обтекания крыла тороидальной формы, установленного внутри рабочей камеры, представляющей собой по существу единую конструкцию с корпусом. Подъемная сила регулируется поджатием потока при ассиметричном обдуве. Недостатками этого аппарата являются невозможность регулирования подъемной силы за счет изменения угла атаки крыла и расположение крыла внутри рабочей камеры, в результате чего воздушный поток, обдувающий крыло, взаимодействует и со стенками рабочей камеры, присоединенной к корпусу, а это уменьшает потенциал воздушного потока при создании суммарной подъемной силы, действующей на корпус.

Наиболее близким техническим решением является «Летательный аппарат» описанный в патенте на полезную модель RU №112153 (прототип), опубликованный 10.01.2012 г., в котором подъемная сила создается при обтекании струей из сопел на корпусе крыльев, расположенных вне корпуса. Недостатком этой модели и всех других, использующих вентилятор для создания потока, является большой объем и вес корпуса, в котором вентилятором из атмосферы закачивается воздух и в котором вертикальный поток воздуха из вентилятора преобразуется в горизонтальный.

Кроме того, прямоточный осевой вентилятор, засасывающий воздух, при работе в ограниченный объем камеры, образованной корпусом ЛА, может иметь существенное уменьшение к.п.д. при регулировании скорости истекания через сопла.

Задача предлагаемой полезной модели - уменьшение габаритов ЛА и уменьшение энергетических затрат при его эксплуатации.

Поставленная задача достигается благодаря использованию в качестве устройства для забора воздуха из атмосферы и для создания потока воздуха, обдувающего крыло, одного радиально-осевого лопастного колеса с двигателем, расположенного внутри корпуса или двух таких колес. При этом исключается необходимость камеры, в которой вертикальный поток преобразуется в горизонтальный, на что затрачивается энергия воздушного потока. Кроме того, радиально-осевые колеса имеют в данных условиях более высокий к.п.д. по сравнению с осевым прямоточным вентилятором, что уменьшит затраты энергии, необходимые для полета ЛА.

ЛА представлен на фиг.1. и фиг.2. На фиг.2. представлено сечение ЛА по а-а. ЛА включает корпус, который состоит из двух плоских колец 1, соединенных по контуру вертикальными стойками 2.; средние части колец представляют собой решетки 3, обеспечивающие свободное поступление воздуха в корпус снизу и сверху; соосно с кольцами установлено одно радиально-осевое лопастное колесо 4 с двигателем 5 и/или два радиально-осевых колеса, которые могут вращаться в противоположные стороны (на фиг.1 и фиг.2 показан вариант с одним колесом); лопатки колеса (колес) цилиндрические с вертикальной образующей, направляющие каждой цилиндрической поверхности лопаток колеса изогнуты в сторону вращения колеса; на стойках 2, соединяющих кольца 1, установлены направляющие лопатки 6, которые могут поворачиваться вокруг вертикальной оси (стойки) каждая в отдельности и группами с помощью привода (пневмогидравлического, электромеханического, на фиг.1 и фиг.2 не показан); кольцеобразное крыло 7, жестко прикрепленное стержневой конструкцией 8 к корпусу и имеющее поперечное (радиальное) сечение необходимой аэродинамической формы; кабину 9 для экипажа, гироскопа, полезного груза и системы управления, расположенную на решетке верхнего (как показано на фиг.1.) или нижнего (рядом с двигателем) кольца 1. Находящийся внутри кабины 9 гироскоп (на фиг.1 и фиг.2 не показан) предотвращает реактивное (по отношению к колесу 4) вращение корпуса 1.

При вращении колеса 4 (или двух колес в противоположные стороны) за счет центробежной силы вблизи оси колеса 4 (или двух колес) возникает вакуум, благодаря которому воздух засасывается из атмосферы в корпус через решетки 3, и создается радиальный поток воздуха из корпуса, набегающий на крыло 7. При обтекании крыла 7 возникает подъемная сила, которая стержневой конструкцией 8 передается корпусу 1 и всему ЛА.. Поворачивая направляющие лопатки 6, можно изменять радиальную составляющую скорости потока на крыло 7 и благодаря этому регулировать подъемную силу и создавать при несимметричном (относительно оси ЛА) положении лопаток 6 горизонтальную составляющую силы, действующую на ЛА и обеспечивающую горизонтальный полет, При наличии двух радиально осевых колес, вращающихся в противоположные стороны, существенно уменьшается масса гироскопа и, следовательно, увеличивается масса полезного груза.

Claims (1)

1. Летательный аппарат, включающий корпус, крыло аэродинамической формы, расположенное вне корпуса, помещенное внутри корпуса устройство для забора воздуха из атмосферы и создания радиального потока воздуха из корпуса на крыло, кабину для экипажа и полезного груза, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде двух плоских колец, соединенных по контуру стойками, крыло имеет кольцеобразную в плане форму и жестко прикреплено к корпусу, устройство для забора воздуха состоит из одного радиально-осевого лопаточного колеса с двигателем и/или двух таких колес, установленных соосно с возможностью вращения в противоположные стороны, на стойках корпуса и с возможностью поворота вокруг них установлены направляющие лопатки, в кабине установлен гироскоп.