RU2249541C2 - Vertical takeoff flying vehicle - Google Patents
Vertical takeoff flying vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2249541C2 RU2249541C2 RU2003118739/11A RU2003118739A RU2249541C2 RU 2249541 C2 RU2249541 C2 RU 2249541C2 RU 2003118739/11 A RU2003118739/11 A RU 2003118739/11A RU 2003118739 A RU2003118739 A RU 2003118739A RU 2249541 C2 RU2249541 C2 RU 2249541C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- receiver
- flying vehicle
- propeller
- air
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к авиационной промышленности, а именно к летательным аппаратам вертикального взлета и посадки.The invention relates to the aviation industry, namely to aircraft of vertical take-off and landing.
Известны летательные аппараты вертикального взлета и посадки, содержащие дискообразный корпус с двумя противоположно вращающимися винтами, центрально расположенную кабину, агрегат привода винтов, сосуд с запасом топлива, опорные шасси (см. авт. свид. СССР SU №1838180 A3, МКИ В 64 С 29/00 от 04.1990 г., авт. свид. СССР SU №1496630 A3, МКИ В 64 С 29/00 от 07.1989 г.).Aircraft of vertical take-off and landing are known, containing a disk-shaped body with two oppositely rotating screws, a centrally located cockpit, a propeller drive assembly, a vessel with a fuel reserve, and landing gears (see ed. Certificate of the USSR SU No. 1838180 A3, MKI B 64 C 29 / 00 dated 04.1990, auth. Certificate of the USSR SU No. 1496630 A3, MKI B 64 C 29/00 dated 07.1989).
К недостаткам этих летательных аппаратов относится то, что используемые в их конструкциях воздушный винт (пропеллер) или вентилятор создают мгновенное избыточное давление воздуха только на эффективной несущей площади несущих лопастей, но не могут в открытой подвижной воздушной среде создать избыточное давление на эффективной площади действия лопастей. Дело в том, что сжатый под несущими лопастями воздух после их прохода расширяется, и часть его выбрасывается перед лопастями, участвуя в образовании эффективной площади поверхности действия лопастей, но при этом он препятствует поступлению потока воздуха сверху. А основная часть воздуха от действия несущих лопастей отбрасывается в противоположную взлету сторону с большой скоростью, и на удаленном от лопастей винта расстоянии работа, затраченная ими на сжатие, при расширении рассеивается. Это указывает на то, что эффективность действия воздушных винтов в этих летательных аппаратов низкая. Поэтому вновь создаваемые конструкции летательных аппаратов, направленные на увеличение грузоподъемности, требуют увеличения эффективной несущей площади несущих лопастей.The disadvantages of these aircraft include the fact that the propeller or fan used in their designs creates instantaneous excess air pressure only on the effective bearing area of the bearing blades, but cannot create excess pressure in the open moving air environment on the effective area of the blades. The fact is that the air compressed under the bearing blades after their passage expands, and part of it is ejected in front of the blades, participating in the formation of the effective surface area of the blades, but at the same time it prevents the flow of air from above. And the main part of the air from the action of the bearing blades is thrown in the opposite direction to take-off at high speed, and at a distance remote from the blades of the screw, the work expended by them in compression is scattered during expansion. This indicates that the effectiveness of the propellers in these aircraft is low. Therefore, the newly created aircraft designs, aimed at increasing the carrying capacity, require an increase in the effective bearing area of the bearing blades.
Заявляемое изобретение направлено на создание летательного аппарата с вертикальным взлетом и посадкой, в котором при равномерном выпуске сжатого воздуха из отверстий на эффективной несущей площади поверхности действия выходящих струй, эффективно используется свойство газов при сжатии нагреваться.The claimed invention is directed to the creation of an aircraft with vertical take-off and landing, in which, with uniform release of compressed air from the openings on the effective bearing surface area of the outgoing jets, the property of the gases to heat under compression is effectively used.
Техническим результатом использования изобретения является то, что в летательном аппарате с вертикальным взлетом на эффективной несущей площади поверхности действия выходящих струй эффективно используется свойство газов при сжатии нагреваться.The technical result of the use of the invention is that in an aircraft with vertical take-off on the effective bearing surface area of the action of the outgoing jets, the property of the gases to heat under compression is effectively used.
Техническим результатом использования изобретения является то, что в летательном аппарате с вертикальным взлетом создается достаточная разреженность воздуха перед фронтом летательного аппарата.The technical result of the use of the invention is that in an aircraft with vertical take-off, sufficient rarefaction of air is created in front of the front of the aircraft.
Техническим результатом использования изобретения является то, что в летательном аппарате с вертикальным взлетом при выпуске сжатого и нагретого в результате сжатия воздуха работа сжатия возвращается в виде увеличения давления и времени сохранения давления воздуха на эффективной несущей площади поверхности действия выходящих струй.The technical result of the use of the invention is that in an aircraft with vertical take-off, when compressed and heated air is compressed, the compression function returns in the form of an increase in pressure and time for maintaining air pressure on the effective bearing surface area of the outgoing jets.
Указанные технические результаты достигаются тем, что летательный аппарат вертикального взлета и посадки выполнен в виде тела вращения с вертикально расположенной осью и состоит из осесимметричного осевого ротационного компрессора, соединенного с теплоизолированным изнутри ресивером, образованным с помощью установки на торец расширяющегося выходного патрубка осевого ротационного компрессора дополнительного тылового днища, образующего эффективную несущую площадь поверхности, на которой выполнены сквозные отверстия небольшого диаметра с наклоном в сторону, противоположную взлету аппарата и вращению ротора компрессора, а для создания дифферента летательного аппарата в объеме его ресивера установлены четыре равномерно расположенные по окружности заслонки перекрытия отверстий, приводящиеся в действие исполнительными механизмами, при этом в прозрачном обтекателе осевого ротационного компрессора установлен автономный двигатель с запасом топлива, приводящий в действие ротор компрессора, и находится герметичная кабина пилота с приборами управления и навигации.These technical results are achieved by the fact that the aircraft of vertical take-off and landing is made in the form of a body of revolution with a vertically located axis and consists of an axisymmetric axial rotary compressor connected to the receiver insulated from the inside, formed by installing an additional rear rear axial rotary compressor on the end of the expanding outlet pipe. bottom, forming the effective bearing surface area on which through holes of a small di a meter with a slope in the direction opposite to the take-off of the apparatus and rotation of the compressor rotor, and to create the trim of the aircraft in the volume of its receiver, four equally spaced aperture shutters are installed, actuated by actuators, while a stand-alone rotary axial compressor is mounted in a transparent fairing engine with a fuel supply, which drives the compressor rotor, and there is a sealed cockpit with control and navigation devices.
Полученным техническим результатом изобретения является то, что в теплоизолированном ресивере летательного аппарата с вертикальным взлетом сохраняется тепло, - работа, затраченная на сжатие воздуха в осевом ротационном компрессоре.The obtained technical result of the invention is that heat is retained in the heat-insulated receiver of an aircraft with vertical take-off, the work spent on compressing air in an axial rotary compressor.
Полученным техническим результатом изобретения является то, что наклонные отверстия на круглом плоском днище летательного аппарата с вертикальным взлетом позволяют равномерно распределить избыточное давление на эффективной несущей площади поверхности летательного аппарата и предотвратить его вращение.The obtained technical result of the invention is that the inclined holes on the round flat bottom of the aircraft with vertical take-off allow you to evenly distribute the excess pressure on the effective bearing surface area of the aircraft and prevent its rotation.
Сущность изобретения поясняется с помощью чертежей.The invention is illustrated using the drawings.
На фиг.1 изображен продольный разрез с местными разрезами летательного аппарата с вертикальным взлетом. На фиг.2 изображен вид сверху с местными разрезами летательного аппарата с вертикальным взлетом.Figure 1 shows a longitudinal section with local sections of an aircraft with vertical take-off. Figure 2 shows a top view with local sections of the aircraft with vertical take-off.
На Фиг.1 и Фиг.2 изображен летательный аппарат с вертикальным взлетом, выполненный в виде тела вращения с вертикально расположенной осью. В конструкцию летательного аппарата с вертикальным взлетом входят осевой ротационный компрессор 1 поточно-объемного действия с встроенным двигателем 2 и запасом топлива. Двигатель 2 приводит в работу осевой ротационный компрессор 1 и обеспечивает энергией летательный аппарат. А осевой ротационный компрессор 1, образуя единое целое, соединен с теплоизолированным изнутри ресивером 3. В тыловом днище 4 ресивера (в днище, обращенном в сторону, противоположную взлету) по всей его поверхности выполнены сквозные отверстия небольшого диаметра, оси которых имеют расчетный наклон в сторону, противоположную взлету аппарата и вращению ротора-пропеллера 5 осевого ротационного компрессора. В результате плоское тыловое днище 4 ресивера образует эффективную несущую площадь поверхности действия выходящих струй летательного аппарата. Эффективная несущая площадь поверхности действия выходящих струй - это сумма площадей всех отверстий, через которые струи выходящего газа действуют на подвижную среду. Внутри объема ресивера 3 для создания дифферента летательного аппарата установлены четыре равномерно расположенные по окружности заслонки 6 перекрытия отверстий, приводящиеся в действие исполнительными механизмами. Летательный аппарат с вертикальным взлетом в нижней части имеет опоры 7, на которые он встает при посадке. Особенностью конструкции осевого ротационного компрессора 1 является то, что он имеет форму тела вращения и состоит из корпуса 8 и размещенного в нем двигателя 2, ротора-пропеллера 5, пластинчатых перегородок 9 и клапанов 10. Ротор-пропеллер 5 - это воздушный винт образован кольцом 11, скрепляющим начала, например, четырех равномерно расположенных по окружности винтовых лопастей 12, атакующие и тыльные кромки которых принадлежат двум параллельным плоскостям, задающим высоту ротора 5 и ширину кольца 11. Оси симметрии винтовых лопастей 12 перпендикулярны к внешней поверхности кольца 11 и проходят через середину его высоты. На внутренней поверхности кольца 11 установлено ведомое колесо шестерни. При этом скрепляющее лопасти кольцо 11 ротора-пропеллера 5 является наружной обоймой корпуса шарикового подшипника, шарики которого взаимодействуют с наружной кольцевой частью корпуса 8 и образуют неразъемное соединение. Один торец кольцевой части корпуса 8 соединен с обтекателем 13, внутри которого располагается двигатель 2, приводящий во вращение ротор-пропеллер 5 с помощью находящейся на его силовом вале ведущей шестерни, входящей в зацепление с колесом шестерни кольца 11, для чего в боку кольцевой части корпуса выполнена прорезь. Другой торец кольцевой части корпуса 8, образуя единое целое корпуса, соединен соосно с плоским днищем 14, установленным внутри цилиндрической гильзы 15 на расстоянии, равном высоте ротора-пропеллера 5 от края ее входа. Диаметр днища 14 равен диаметру вращения ротора-пропеллера 5. В результате ротор-пропеллер 5 погружается в образовавшийся объем гильзы 15. В плоском днище 14, от его поверхности вглубь, в ребрах жесткости днища выполнены четыре равномерно расположенные по окружности прорези, в которые вставлены пружины, а затем пластинчатые перегородки 9. При этом боковые поверхности пластинчатых перегородок 9 находятся в контакте соответственно с внешней поверхностью обода кольца 11 и внутренней поверхностью цилиндрической гильзы 15, а торцы лопастей 12, вписанные внутрь по окружности цилиндра гильзы, и их тыльные кромки находятся на минимальных расстояниях соответственно от внутренней поверхности гильзы 15 и плоского днища 14. Перегородки 9 выталкиваются на атакующие плоскости лопастей 12 пружинами и образуют камеры сжатия. В днище 14 перед пластинчатыми перегородками 9, встречающимися с атакующими кромками лопастей 12 при вращении ротора в их направлении, установлены клапаны нагнетания 10. Ко второму удаленному от входа торцу цилиндрической гильзы 15, образуя единое целое, присоединен расширяющийся выходной патрубок, к которому затем присоединено дополнительное круглое плоское днище 4. Как упоминалось выше, в тыловом плоском днище 4 на всей его площади выполнены под наклоном сквозные отверстия небольшого диаметра, суммарная площадь которых рассчитывается для конкретного исполнения летательного аппарата по известным формулам, в частности, по формуле Бернулли, истечения газа через отверстие. Днища 14 и 4 дополнительно соединены равномерно распределенными ребрами жесткости, проходящими по линии диаметра и имеющими выборку в месте пересечения. Днища 14 и 4, обращенные друг к другу, ребра жесткости и стенка выходного патрубка, покрытые изнутри теплоизолирующим материалом, представляют теплоизолированный ресивер 3. Внутренняя полость, образованная обтекателем 13, сделанным из прозрачного материала, кольцевой частью корпуса 8 и днищем 14, выполнена герметичной, потому что в нем может находиться кабина пилота с приборами управления и навигации. Вся конструкция летательного аппарата изготавливается из легких металлов и их сплавов.Figure 1 and Figure 2 shows the aircraft with vertical take-off, made in the form of a body of revolution with a vertical axis. The design of the aircraft with vertical take-off includes an axial rotary compressor 1 flow-volumetric action with a built-in
Вертикальный взлет, полет и посадка летательного аппарата с вертикальным взлетом осуществляются следующим образом (cм. Фиг.1 и Фиг.2). Летательный аппарат вертикального взлета помещается на опорах 6 в воздушную среду или в газовую среду. В работу запускается двигатель 2. Двигатель 2 с помощью находящейся на его силовом вале ведущей шестерни, которая входит в зацепление с ведомым колесом шестерни ротора, приводит во вращение ротор-пропеллер 5 осевого ротационного компрессора 1. Ротор-пропеллер 5 - воздушный винт будет вращаться на кольцевой части корпуса 8. Атакующие кромки лопастей 12 ротора-пропеллера осуществляют захват воздуха по кругу. При этом захватываемый воздух испытывает сжатие от напора лопастей и поэтому стремится выйти из незамкнутого охватывающего объема. Но так как газ сжимаем, то скорость распространения возникающего уплотнения при определенном угле захода лопастей 12 ротора-пропеллера не достигает критического значения, чтобы помешать захвату воздуха атакующими кромками. Затем атакующие кромки и плоскости начала захода лопастей 12 (плоскости сразу после атакующих кромок) вступают в контакт с пластинчатыми перегородками 9, вытолкнутыми из прорезей в днище 14, и замыкают образовавшиеся объемы - камеры сжатия. Следующие за атакующими кромками атакующие плоскости лопастей 12 вращающегося ротора-пропеллера 5 сжимают захваченный атакующими кромками воздух, одновременно перемещая пластинчатые перегородки 9 в прорезь. Объем камер сжатия уменьшается, а давление в них возрастает настолько, что клапаны нагнетания 10 открываются, и лопасти 12 своими тыльными кромками нагнетают сжатый газ в объем ресивера 3. По окончании нагнетания клапаны 10 закрываются. Так как осевой ротационный компрессор 1 работает постоянно, то ротор-пропеллер 5 своими лопастями 12 постоянно захватывает воздух, создавая достаточную разреженность перед фронтом летательного аппарата. Соответственно осевой ротационный компрессор 1 своими лопастями 12 постоянно сжимает и нагнетает захваченный воздух в ресивер, в котором давление воздуха повышается, например, до 0,5 МПа (5 атм). При этом температура сжатого воздуха повышается, например, от T1=250K (-23°C) до Т2=410К (137°С). Происходит это потому, что воздух при сжатии в компрессоре 1 до давления 0,5 МПа получает тепло в виде работы сжатия (работа, затраченная на сжатие). Полученное сжатым воздухом тепло работы сжатия от компрессора сохраняется в теплоизолированном ресивере 3. Из ресивера 3 сжатый и нагретый воздух при рабочем давлении 0,5 МПа через отверстия в тыловом днище 4 интенсивно выходит. Местное мгновенное распределенное избыточное давление на эффективной несущей площади поверхности действия выходящих струй летательного аппарата значительно возрастает, приближаясь к давлению входа в отверстия, и летательный аппарат взлетает. При равенстве веса летательного аппарата создаваемому местному давлению, действующему на эффективную несущую площадь поверхности действия выходящих струй, летательный аппарат зависает. Значительный рост давления и время его действия на распределенной эффективной несущей площади поверхности действия выходящих струй летательного аппарата обеспечивается тем, что выходящий сжатый воздух через небольшие отверстия тылового днища 4, например при давлении р2=0,4 МПа и температуре на выходе Т2=410К (137°С) расширяется в окружающую среду, имеющую давление ро.с.=0,1 МПа и температуру T1=250K (-23°C). При этом имеющий более высокую температуру выходящий из отверстий тылового днища 4 воздух, расширившись до давления окружающей среды, выталкивается более холодной и плотной средой вверх с одновременным теплообменом. В результате создаются условия для увеличения толщины, глубины действия распределенного местного избыточного давления на эффективную несущую площадь поверхности действия выходящих струй летательного аппарата.Vertical take-off, flight and landing of an aircraft with vertical take-off are as follows (see. Fig. 1 and Fig. 2). The aircraft vertical take-off is placed on the supports 6 in the air or in the gas environment.
Следует отметить, что реакция противодействия воздуха на лопасти 12 компенсируется реакцией действующих струй всех отверстий, направленных в сторону, противоположную вращению ротора-пропеллера 5, поэтому аппарат не вращается. Для полета летательного аппарата в горизонтальном направлении необходимо осуществить его дифферент (накренить). С этой целью исполнительный механизм перекрытия опускает соответствующие заслонки 6, и они перекрывают отверстия. В результате давление на эффективной площади поверхности действия выходящих струй летательного аппарата распределится неравномерно. Появятся области с высоким и низким давлением. Летательный аппарат под собственным весом накренится в сторону меньшего давления. Чтобы аппарат не провалился, необходимо увеличить число оборотов ротора-пропеллера 5 осевого ротационного компрессора 1. В этом случае возрастет давление воздуха на эффективной несущей площади поверхности действия выходящих струй, и летательный аппарат под собственным весом, как бы соскользнет с образовавшегося местного избыточного давления. После этого заслонки 6 поднимаются, отверстия открываются, и аппарат начнет движение в направлении крена. Чтобы летательный аппарат остановить, необходимо перекрыть в тыловом днище 4 заслонками 6 отверстия, расположенные противоположно направлению движения аппарата. В результате появятся области с высоким и низким давлением на эффективной несущей площади поверхности действия выходящих струй. Летательный аппарат под собственным весом будет кренится в сторону меньшего давления и одновременно взлетать. Чтобы летательный аппарат не взлетел, необходимо уменьшить число оборотов ротора-пропеллера 5 осевого ротационного компрессора 1. После остановки число оборотов ротора-пропеллера 5 осевого ротационного компрессора 1 уменьшается и летательный аппарат садится на опоры 7.It should be noted that the reaction of air counteraction to the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003118739/11A RU2249541C2 (en) | 2003-06-25 | 2003-06-25 | Vertical takeoff flying vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003118739/11A RU2249541C2 (en) | 2003-06-25 | 2003-06-25 | Vertical takeoff flying vehicle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003118739A RU2003118739A (en) | 2004-12-20 |
RU2249541C2 true RU2249541C2 (en) | 2005-04-10 |
Family
ID=35611942
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003118739/11A RU2249541C2 (en) | 2003-06-25 | 2003-06-25 | Vertical takeoff flying vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2249541C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2579381C1 (en) * | 2014-11-06 | 2016-04-10 | Андрей Иванович Мерзляков | Vertical take-off or landing aircraft |
-
2003
- 2003-06-25 RU RU2003118739/11A patent/RU2249541C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2579381C1 (en) * | 2014-11-06 | 2016-04-10 | Андрей Иванович Мерзляков | Vertical take-off or landing aircraft |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6945559B2 (en) | Ice test device | |
JP6964604B2 (en) | Accretion device | |
US2886350A (en) | Centrifugal seals | |
JP2008202595A (en) | System for defrosting nose cone of aircraft turbojet with oil | |
US2383385A (en) | Jet propulsion power plant | |
US4366779A (en) | Wind driven heating system | |
RU2249541C2 (en) | Vertical takeoff flying vehicle | |
US10907486B2 (en) | Turbomachine module comprising a rotor supporting pitchable blades | |
US20130014487A1 (en) | Packaged propellant air-induced variable thrust rocket engine | |
RU2262049C2 (en) | Apparatus for quick large-scale production of solid carbon dioxide tablets | |
WO2015105431A1 (en) | Hydrodynamic device | |
BR102019026690A2 (en) | aerodynamic friction energy system, and, method. | |
EA036646B1 (en) | Device for obtaining mechanical work from a non-thermal energy source (variants) | |
RU2008142757A (en) | AEROSPACE PLANE (OPTIONS) | |
WO2017116257A1 (en) | Hydrodynamic device | |
US2984304A (en) | Helicopter lifting rotor having a propulsion unit at the blade tip | |
RU2609598C1 (en) | Vertical lift propeller | |
RU2436987C1 (en) | Method for creating driving force for movement of transport vehicle and jet engine for its implementation | |
RU2698141C1 (en) | Helicopter | |
US3015938A (en) | Skating rink and method for providing the same | |
RU2243414C1 (en) | Axial-flow rotary compressor | |
US11352885B2 (en) | Aircraft power plant cooling system | |
WO2019078752A1 (en) | Hydrodynamic perpetual motion machine | |
RU2616998C1 (en) | Vertical lift propulser | |
RU2714090C1 (en) | Rotorcraft |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090626 |