Спосіб створення піднімальної сили і горизонтальної тяги

Винахід відноситься до аеродинаміки літальних апаратів й являє собою спосіб створення підйомної сили та горизонтальної тяги аеродинамічними поверхнями, що приводяться у рух підйомно-тягнучим рушієм літального апарата. Відомий спосіб створення підйомної сили та горизонтальної тяги лопатевим несучим гвинтом вертольота, що включає рух лопат по окружності і їхні коливання навколо поздовжньої осі ( А.М. Володко «Вертоліт трудівник і воїн», М, изд. ДОСААФ СРСР, 1984, с. 82-83, фіг.24). Недоліком відомого способу є невисока ефективність створення підйомної сили внаслідок того, що перетини лопатей мають різну швидкість відносно повітря, тим меншу, чим менші радіуси окружностей, описуваних цими перетинами. У результаті поверхневий розподіл аеродинамічної сили на лопатях виявляється нерівномірним ( близьким до квадратичного ), що істотно знижує ефективність цього способу створення підйомної сили. Відомий спосіб створення підйомної сили та горизонтальної тяги аеродинамічними поверхнями (лопатями) вертольота, що включає рух аеродинамічних поверхонь по окружності і їхні коливання ( У. Джонсон «Теорія вертольота», кн. 1, М, « Мир», 1983, с 37-38, фіг.1.6.), найближчий аналог. Недоліком відомого способу є невисока ефективність створення підйомної сили внаслідок того, що перетини лопатей мають різну швидкість відносно повітря, тим меншу, чим менше радіуси окружностей, описуваних цими перетинами. У результаті поверхневий розподіл аеродинамічної сили на лопатах виявляється нерівномірним ( близьким до квадратичного ), що істотно знижує ефективність цього способу створення підйомної сили. В основу винаходу поставлене завдання винайдення способу створення підйомної сили та горизонтальної тяги аеродинамічними поверхнями, 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 розробки способу створення підйомної сили та горизонтальної тяги аеродинамічними поверхнями вирішується тим, що в способі створення підйомної сили та горизонтальної тяги аеродинамічними поверхнями, що включає рух аеродинамічних поверхонь по окружності і їхні коливання, відповідно до винаходу, кожна аеродинамічна поверхня синхронно з рухом по окружності обертається в протилежну сторону відносно осі обертання, паралельної осі руху по окружності, з кутовою швидкістю, рівній кутовій швидкості руху по окружності, а коливання кожна аеродинамічна поверхня робить синхронно з обертанням відносно двох взаємно перпендикулярних осей, що перебувають відповідно у дво х взаємно перпендикулярних площинах, що перетинаються по осі обертання аеродинамічної поверхні, причому одна з осей проходить через вісь руху по окружності та вісь обертання аеродинамічної поверхні. Обертання кожної аеродинамічної поверхні синхронно з рухом по окружності в протилежну йому сторону відносно осі обертання, паралельної осі руху по окружності з кутовою швидкістю , яка рівна кутовій швидкості руху по окружності, забезпечує поступальний ( без обертання ) рух аеродинамічної поверхні відносно повітря, що у свою чергу забезпечує створення рівномірного розподілу аеродинамічних сил по аеродинамічній поверхні, що приводить до високої ефективності створення підйомної сили. Створення коливань кожною аеродинамічною поверхнею, синхронно з їхнім обертанням , відносно взаємно перпендикулярних осей, що перпендикулярні осі руху аеродинамічної поверхні по окружності, забезпечує одночасно з підйомною силою створення горизонтальної тяги. На фіг.1 зображена схема створення поступального руху аеродинамічних поверхонь; на фіг.2 - послідовні положення аеродинамічної поверхні при створенні поступального руху; на фіг.З - схема коливань аеродинамічної поверхні при її р усі по окружності; на фіг.4 - вид звер ху на рушій для створення підйомної сили та горизонтальної тяги аеродинамічними поверхнями; на фіг.5 - вид збоку на рушій для створення підйомної сили та горизонтальної тяги аеродинамічними поверхнями. Аеродинамічні поверхні 1 рухаються по окружності 2 у напрямку, вказаному стрілкою 3, відносно осі руху 4. Кожна аеродинамічна поверхня 1 синхронно з рухом по окружності 2 обертається в протилежну йому сторону, показану стрілкою 5 ,відносно осі 6 обертання, паралельної осі 4 руху по окружності 2 з кутовою швидкістю, рівній кутовій швидкості руху по окружності 2. У результаті виходить поступальний рух аеродинамічних поверхонь 1.У трьох послідовних положеннях аеродинамічної поверхні 1 ( фіг.2) показаний стрілками 7 вектор миттєвої середньої швидкості аеродинамічної поверхні 1 відносно повітря. Внаслідок створення поступального руху аеродинамічних поверхонь 1 швидкості всіх точок аеродинамічних поверхонь 1 однакові і тому відхилення поверхневого розподілу аеродинамічної сили від рівномірного визначається лише формою аеродинамічної поверхні та невелике. Кожна аеродинамічна поверхня 1 робить синхронно з її обертанням доливання щодо двох взаємно перпендикулярних осей, які знаходяться відповідно у дво х взаємно перпендикулярних площинах 8 й 9, що перетинаються по осі 6 обертання аеродинамічної поверхні 1, причому одна із площин 9 проходить через вісь 4 руху по окружності й вісь 6 обертання, а інша площина 8 торкається окружності 2 і паралельна осі 4 руху. Напрямки цих коливань умовно вказані стрілками 10 й 11 відповідно в площинах 8 й 9. Оскільки аеродинамічні поверхні 1 рухаються поступально, створювана підйомна сила розподілена на них рівномірно, що й забезпечує високу енергетичну ефективність рушія. При коливаннях аеродинамічних поверхонь 1 відносно осей разом з підйомною силою створюється й горизонтальна тяга, причому розподіл аеродинамічної Сили на аеродинамічних поверхнях 1, залишається близьким до рівномірного. Кількість феродинамічних поверхонь 1 і кутові швидкості руху по окружності аеродинамічних поверхонь 1 і кутові швидкості коливань аеродинамічних поверхонь 1 вибираються експериментально-розрахунковим методом, виходячи з умови створення підйомної сили. Кути коливань аеродинамічних поверхонь 1 вибираються експериментально-розрахунковим методом, виходячи з умови забезпечення заданої горизонтальної тяги без втрати підйомної сили. Спосіб створення підйомної сили та горизонтальної тяги аеродинамічними поверхнями може бути здійснений, наприклад за допомогою рушія наступної конструкції. Рушій складається з рами 12 з нерухомою віссю 4 руху, дво х аеродинамічних поверхонь 1, встановлених на рамі 12. Обертання рами 12 разом з аеродинамічними поверхнями 1 відносно нерухомої осі 4 руху, може здійснюватися, за допомогою будь-якого механічного приводу, наприклад, двигун встановлений на осі 4 руху та з'єднаний із зірочкою, на раніі закріплені друга зірочка й обидві зірочки з'єднані ланцюгом (на кресленні не показане). Обертання кожної аеродинамічної поверхні 1 у протилежну сторону з кутовою швидкістю, рівною кутовій швидкості обертання рами 12, здійснюється за допомогою ланцюгової передачі 13 з однаковими зірочками, одна з яких установлена на нерухомій осі 4 руху та з'єднана із двигуном, а інша зірочка встановлена на осі 6 обертання, на якій закріплена аеродинамічна поверхня 1. Обидві зірочки з'єднані ланцюгом. Коливання аеродинамічних поверхонь 1 здійснюються механічним копірувальним механізмом, що обкладається із профільованого диска 14, закріпленого на осі обертання б, на якій закріплена аеродинамічна поверхня 1. По профільованому диску 14 ковзають вертикальні штбки-штовхачі 15, взаємодіючі з аеродинамічною поверхнею 1, встановленою на шарнірі з можливістю коливань. Рушій працює в такий спосіб. Рама 12 разом з аеродинамічними поверхнями 1 рухається по окружності відносно осі 4 руху за допомогою привода із зірочками й ланцюгом. Одночасно кожна із двох аеродинамічних поверхонь 1 синхронно з рухом по окружності обертається в протилежну йому сторону відносно осі 6 обертання, паралельної осі 4 руху з кутовою швидкістю, рівною кутовій швидкості руху по окружності за допомогою ланцюгової передачі 13. Обертання від двигуна передається на зірочку й далі по ланцюгу на другу зірочку, приводячи в обертання вісь 6 обертання й відповідну аеродинамічну поверхню 1 і забезпечуючи поступальний рух аеродинамічних поверхонь 1. За допомогою механічного копірувального механізму кожна аеродинамічна поверхня 1 робить синхронно з обертанням коливання щодо двох взаємно перпендикулярних осей, що перебувають відповідно у двох взаємно перпендикулярних площинах, що перетинаються по осі обертання аеродинамічних поверхонь 1, одна з яких проходить через вісь 4 руху, й вісь 6 обертання. При здійсненні обертання осей 6 обертання й аеродинамічних поверхонь 1 обертається профільований диск 14 і штоки-штовхачі 15, ковзаючи по профільованому диску 14, коливають аеродинамічні поверхні 1 на певні кути, забезпечуючи створення горизонтальної тяґи одночасно із створенням підйомної сили. Приклад застосування способу створення підйомної сили та горизонтальної тяги аеродинамічними поверхнями. Використано рушій із двома аеродинамічними поверхнями 1. Кожна аеродинамічна поверхня 1 рухається по окружності разом з рамою 12 відносно осі 4 руху за допомогою механічного приводу, при цьому кожна аеродинамічна поверхня 1 синхронно з рухом по окружності обертається в протилежну йому сторону відносно осі обертання, паралельної осі 4 руху, по окружності з кутовою швидкістю, рівною кутовій швидкості руху по окружності за допомогою механічного приводу. Внаслідок створення поступального руху аеродинамічних поверхонь 1 забезпечується рівномірний розподіл аеродинамічних Сил по аеродинамічних поверхнях 1, що приводить до високої ефективності створення підйомної сили. Кожна аеродинамічна поверхня 1 робить коливання синхронно з обертанням щодо двох взаємно перпендикулярних осей, що перебувають відповідно у двох взаємно перпендикулярних площинах, які перетинаються по осі обертання аеродинамічних поверхонь 1, причому одна з них проходить через вісь 4 руху по окружності та вісь 6 обертання, за допомогою механічного копіювального механізму, при цьому разом з підйомною силою створюється й горизонтальна тяга, причому розподіл аеродинамічної сили на аеродинамічних поверхнях 1 залишається рівномірним. Запропонований спосіб створення підйомної сили й горизонтальної тяги аеродинамічними поверхнями дозволяє, використовуючи рушій, здійснити політ літального апарата з високою енергетичною ефйсгавністю.