Аеродинамічний підйомно-тягнучий рушій

Винахід відноситься до аеродинаміки літальних апаратів і являє собою аеродинамічний підйомно-тягнучий рушій, встановлюваний на літальному апараті для створення підйомної сили й тяги. Відомий обертовий несучий гвинт вертольота, що створює підйомну силу та тягу (А.М. Володко «Вертоліт - трудівник і воїн», М, изд. ДОС ААФ, 1984, с.82). Відомі лопаті несучого гвинта вертольота, що створюють при їхньому обертанні підйомну силу та силу тяги при польоті вертольота (У. Джонсон «Теорія вертольота», кн. 1, М, «Мир», 1983, с. 17). Недоліком відомих несучих гвинтів вертольота є низька ефективність створення підйомної сили, внаслідок чого для одержання прийнятних величин підйомної сили до них необхідно підводити значну потужність. При обертанні лопатей несучого гвинта, перетини лопатей мають різну швидкість відносно повітря тим меншу, чим менше радіуси окружностей, описуваних цими перетинами. У результаті поверхневий розподіл аеродинамічної сили на лопаті виявляється нерівномірним ( близьким до квадратичного), що істотно знижує ефективність створення підйомної сили. В основу винаходу поставлене завдання створення аеродинамічного підйомно-тягнучого рушія, у якому забезпечується близький до рівномірного розподіл аеродинамічних сил по аеродинамічних поверхнях, що приводить до високої ефективності створення як підйомної сили, так і горизонтальної тяги. Завдання створення аеродинамічного підйомно-тягнучого рушія вирішується тим, що аеродинамічний підйомно-тягнучий рушій складається з рами з віссю, відносно якої рама встановлена з можливістю обертання, принаймні двох аеродинамічних поверхонь, кожна з яких закріплена на карданному шарнірі з можливістю коливань синхронно з обертанням рами, карданний шарнір прикріплений до стрижня, встановленого на рамі, осі хрестовини карданного шарніра взаємно перпендикулярні та перебувають відповідно у двох взаємно перпендикулярних площинах, що перетинаються по осі стрижня, причому одна з них проходить через вісь обертання рами й вісь стрижня, стрижень встановлений паралельно осі рами, вісь рами з'єднана з кожною аеродинамічною поверхнею механічною передачею, що забезпечує можливість обертання аеродинамічної поверхні синхронно та зворотньо обертанню рами. Наявність рами з віссю, відносно якої рама встановлена з можливістю обертання, принаймні двох аеродинамічних поверхонь, кожна з яких закріплена на карданному шарнірі з можливістю коливань синхронно з обертанням рами, прикріплення карданного шарніра до стрижня, встановленого на рамі, так що осі хрестовини карданного шарніра взаємно перпендикулярні та перебувають відповідно у двох взаємно перпендикулярних площинах, що перетинаються по осі стрижня, причому одна з них проходить через вісь обертання й вісь стрижня, установка стрижня паралельно осі рами, з'єднання осі рами з кожною аеродинамічною поверхнею механічною передачею, що забезпечує можливість обертання аеродинамічної поверхні синхронно й зворотньо обертанню рами, забезпечують обертання кожної аеродинамічної поверхні синхронно з рухом по окружності в протилежну йому сторону відносно стрижня з кутовою, швидкістю, рівною кутовій швидкості руху по окружності, що створює поступальний ( без обертання ) рух аеродинамічної поверхні відносно повітря та забезпечує рівномірний розподіл аеродинамічних сил по аеродинамічній поверхні, що призводить до високої ефективності підйомної сили. Здійснення коливань кожною аеродинамічною поверхнею синхронно з їхнім обертанням відносно осей хрестовини карданного шарніра забезпечує одночасно зі створенням підйомної сили і створення горизонтальної тяги. В аеродинамічному підйомно-тягнучому рушії кожна аеродинамічна поверхня може бути закручена відносно осей .паралельних осям хрестовини карданного шарніра та таких ,що проходять через аеродинамічну поверхню, що приводить до створення моменту, сприяючому коливанням аеродинамічної поверхні й забезпечує зменшення зусиль, затрачуваних на її коливання й тим самим знижує потужність прикладену для коливань, і збільшує е фективність створення підйомної сили та тяги. Кількість аеродинамічних поверхонь вибирається експериментально-розрахунковим методом з умови створення необхідної піднімальної сили. На мал. 1 зображений вид зверху аеродинамічного підйомно-тягнучого рушія; на мал. 2 - вид знизу аеродинамічного підйомно-тягнучого рушія; на мал. З - схема механічної передачі аеродинамічної поверхні, що забезпечує обертання; на мал. 4 - вид зверху на закрученуаеродинамічну поверхню; на мал. 5 - вид збоку на закручену аеродинамічну поверхню. Аеродинамічний підйомно-тягнучий рушій містить раму 1 з віссю 2, відносно якої рама 1 установлена з можливістю обертання. Привод обертання рами 1 відносно осі 2 ( на кресленні не показаний ) може бути виконаний у вигляді двигуна, встановленого на осі 2, на валу якого закріплена зірочка, а на рамі 1 на іншої прикріпленій до неї осі закріплена друга зірочка, обидві зірочки з'єднані приводним ланцюгом. Є принаймні дві аеродинамічні поверхні 3, кожна з яких закріплена на карданному шарнірі 4 (мал. 3) з можливістю коливань синхронно з обертанням рами 1. Карданний шарнір 4, прикріплений до стрижня, 5 установленого на рамі 1, стрижень 5 установлений паралельно осі 2. Осі 6 й 7 хрестовини карданного шарніра 4 взаємно перпендикулярні та перебувають відповідно у двох взаємно перпендикулярних площинах, що перетинаються по осі стрижня 5, причому одна з них проходить через вісь 2 обертання й вісь стержня 5. Вісь 2 з'єднана з кожною аеродинамічною поверхнею 3 механічною передачею, встановленою на рамі 1 і такою, що забезпечує можливість обертання аеродинамічної поверхні 3 разом зі стрижнем 5 синхронно й зворотно обертанню рами 1. На осі 2 закріплене конічне зубчасте колесо 8, з яким знаходиться в зачепленні друге конічне зубчасте колесо 9, закріплене на кінці радіального вала 10, встановленого на рамі 1. На іншому кінці радіального вала 10 закріплене конічне зубчасте колесо 11, яке перебуває в зачепленні з конічним зубчастим колесом 12, закріпленим на кінці стрижня 5. Конічні зубчасті колеса 8, 9, і також 11,12 однакові. Коливання аеродинамічних поверхонь 3 здійснюються механічним копіювальним механізмом, що складається із профільованого диска 13, закріпленого на стержні 5, на якому встановлена аеродинамічна поверхня 3 на карданному шарнірі 4. По профільованому диску 13 ковзають вертикальні штоки-штовхачі 14, взаємодіючі з аеродинамічною поверхнею 3. Кожна аеродинамічна поверхня 3 може бути закручена відносно осей, паралельних осям 6 й 7 хрестовини карданного шарніра 4 і таких ,що проходять через аеродинамічну поверхню 3, що приводить до створення моменту, сприяючого коливанням аеродинамічної поверхні 3 і забезпечує зменшення зусиль, затрачуваних на її коливання й тим самим знижує потужність прикладену для коливань . Рушій працює в такий спосіб. Рама 1 разом з аеродинамічними поверхнями 3 обертається відносно осі 2 за допомогою привода обертання рами 1 із зірочками й приводним ланцюгом. Одночасно кожна аеродинамічна поверхня 3 разом з обертанням рами 1 рухається по окружності навколо осі 2 і синхронно з рухом по окружності обертається разом зі стиржнем 5 в сторону, протилежну обертанню рами 1 з кутовою швидкістю, яка рівна кутовій швидкості руху по окружності, за допомогою механічної передачі. Оскільки аеродинамічні поверхні 3 рухаються поступально, створювана підйомна сила розподілена на них рівномірно, що і забезпечує високу енергетичну ефективність рушія. При обертанні рами 1 вал 10 разом з рамою 1 рухається по окружності, при цьому конічне зубчасте колесо 9 перекочується по конічному зубчастому колесу 8 й обертання передається через конічні зубчасті колеса 11 й 12 на стрижень 5 ,обертаючий аеродинамічну поверхню 3 синхронно обертанню рами 1 у протилежну сторону. Цим досягається поступальний без обертання рух аеродинамічних поверхонь З навколо осі 2. Кожна аеродинамічна поверхня 3 робить синхронно з обертанням коливання відносно двох взаємно перпендикулярних осей 6 й 7 хрестовини карданного шарніра 4 перпендикулярно осі 2 обертання рами 1 за рахунок обертання стрижня 5 і профільованого диска 13, по якому ковзають вертикальні штоки-штовхачі 14 і коливають аеродинамічні поверхні 3 на певні кути, забезпечуючи створення горизонтальної тяги одночасно зі створенням підйомної сили, причому розподіл аеродинамічної сили на аеродинамічних поверхнях 3 залишається рівномірним. Запропонований аеродинамічний підйомно-тягнучий рушій дозволяє здійснити політ літального апарата з високою енергетичною ефективністю.