Літальний апарат вертикального зльоту і посадки

Номер патенту: 917

Опубліковано: 16.07.2001

Автор: Панфіленко Аркадій Наумович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Літальний апарат вертикального зльоту і посадки, скомпонований як одноосьова вертикальна моносистема, яка містить турбореактивний двигун з вентилятором і кільцевим соплом, яке розташовано з можливістю направляння реактивного струменя вздовж твірної корпуса, та корпус з аеродинамічною поверхнею, який відрізняється тим, що двигун розташований над корпусом літального апарата таким чином, що центр тиску реактивного струменя знаходиться вище центра ваги літального апарата, а поверхня корпуса, розташована в потоці цього струменя, має в розрізі таку форму, що сили, які утворюються внаслідок руху потоку, вздовж цієї поверхні, спрямовані перпендикулярно до неї, а результуюча цих сил спрямована уверх та вбік під гострим кутом до вертикальної восі корпуса апарата, при цьому двигун з'єднаний із корпусом апарата шарнірно і оснащений обтічником.

2. Літальний апарат за п. 1, який відрізняється тим, що він скомпонований у вигляді каркасно пов'язаних поясів, у яких розташовані основні елементи апарата.

3. Літальний апарат за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що бічна поверхня корпуса апарата та обтічник двигуна виконані ударотривкими та спроможними до амортизації при співударянні з сторонніми об'єктами.

Текст

1 Літальний апарат вертикального зльоту і посадки, скомпонований як одноосьова вертикальна моносистема, яка містить турбореактивний двигун з вентилятором і кільцевим соплом, яке розташовано з можливістю направляння реактивного струменя вздовж твірної корпуса, та корпус з аеродинамічною поверхнею, який відрізняється тим, що двиїун розташований над корпусом лпального апарата таким чином, що центр тиску реактивного струменя знаходиться вище центра ваги літального апарата, а поверхня корпуса, розташо вана в потоці цього струменя, має в розрізі таку форму, що сили, які утворюються внаслідок руху потоку вздовж цієї поверхні, спрямовані перпендикулярно до неї', а результуюча цих сил спрямована уверх та вбік під гострим кутом до вертикальної осі корпуса апарата, при цьому двигун з'єднаний із корпусом апарата шарнірно і оснащений обтічником. 2. Літальний апарат за п. 1, який відрізняється тим, що він скомпонований у вигляді каркасно пов'язаних поясів, у яких розташовані основні елементи апарата. 3. Літальний апарат за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що бічна поверхня корпуса апарата та обтічник двигуна виконані ударотривкими та спроможними до амортизації при співударянні з сторонніми об'єктами. Пристрій, що пропонується, відноситься до авіаційної техніки, зокрема, до літальних апаратів (ЛА) вертикального зльоту і посадки, і призначено для використання в якості транспортного засобу для перевезення повітрям корисних вантажів і/або пасажирів, а також пошуку, порятунку, спостереження і т.п., в тому числі поблизу перешкод, як із пілотом, так і у безпілотному варіанті. Однією з важливих проблем при створенні ЛА вказаного призначення є забезпечення достатньо високої усталеності їх, керованості та надійності при польоті і маневрових переміщеннях у просторі. Відомий ЛА (див.: Патент SU № 1817755, кл. В64С29/00, 1993), що являє собою вертикально одновісну моносистему "рушій-корпус", у якому по горизонтальній центральній площині, розташований горизонтально, із діаметром, значно більшим діаметра корпуса, вентилятор, що створює піднімальну силу, а для керування апаратом використовуються газові рулі Хибою такої конструкції' є просторова нестійкість через суміщення центру тиску тяги з центром ваги апарата, усічений великим виносом вентилятора огляд нижньої півсфери, що ускладнює пілотування такого ЛА. Відомий ЛА (див.: RU № 2131378 кл. В64С29/00, 27/00, 1999), який містить корпус дискової форми з кабіною, нагнітач повітря, умонтований у корпус, двигун, канали усмоктування і на гнітання, із щілинними каналами по окружності з нижньої сторони корпуса, спрямованими під його центр, і соплами в горизонтальній площині. Керування по тангажу і крену забезпечується зміною проточного розміру каналів на вході, а управління за курсом забезпечується зміною проточного розміру його каналів на виході та їхньому переключенні. Така конструкція має підвищену складність і вартість, а розташування центру тиску газового потоку нижче центру ваги апарата призводить до хитливої рівноваги, що підвищує небезпеку перекидання в польоті Відомий ЛА (RU № 2135393 кл. В64С27/20, 29/02, 1999), що містить дископодібний корпус, із вертикальними шахтами і повітряними гвинтами, струминними рулями, кабіну пілота, розташовану нижче центру тиску тяги, утворюваної повітряними гвинтами. Такий апарат унаслідок того, що не є одноосьовою моносистемою, а вектор тяги являє собою суму розподілених у горизонтальній площині векторів тяги декількох повітряних гвинтів, не має можливості зберегти просторове положення і спроможність до польоту при відмові хоча б одного з них. Найбільш близьким до запропонованого за сукупністю ознак є ЛА вертикального зльоту і посадки (див.: US № 5054713, кл. В64С29/04, 29/02, 29/00, 1991), виконаний у вигляді сфероїдального Года ої 917 корпуса з аеродинамічною поверхнею і з розташованого над корпусом вентилятора У середині корпуса СПІВВІСНО з ним і з вентилятором міститься турбореактивний двигун з кільцевим соплом, яке розташовано обіч поверхні корпуса ЛА таким чином, що реактивний струмінь, що створюється вентилятором, подається вздовж зовнішнього контуру корпуса ЛА в нижньому напрямку, створюючи аеродинамічну піднімальну силу Керування ЛА здійснюється зміною КІЛЬКОСТІ відкритих секторних отворів вихідного потоку, швидкості обертання двигуна і КІЛЬКОСТІ пристроїв вихроутворення, залежно від ЗОВНІШНІХ умов Така компоновка ЛА уявляє одноосьову вертикальну моносистему, що має підвищити надійність і безпеку експлуатації апарата Проте при секторному регулюванні вихідного потока ускладнюється досягнення і забезпечення постійної усталеності просторового положення Керування польотом за допомогою вихороутворення не є надійним та знижує енергетичні якості апарата, а суміщення центра тяги потоку та центра ваги апарата, внаслідок розташування двигуна у корпусі ЛА створює недостатню усталеність у просторі Задачею корисної моделі є створення літального апарата з вертикальним зльотом і посадкою, який має достатні усталеність та керованість, високу надійність при маневрових переміщеннях у повітряному просторі Ця задача вирішується в запропонованому літальному апараті, який скомпонований за схемою одноосьової вертикальної моносистеми з усіма вказаними вище, її позитивними властивостями за рахунок такого розміщення двигуна відносно корпуса ЛА при якому взаємне розташування центрів тяги реактивного струменя ! ваги ЛА є найбільш ефективним з точки зору забезпечення СТІЙКОСТІ ЛА у просторі, а сукупно з наданням відповідної форми поверхні корпусу дозволяє оптимізувати напрямок дій сил, які утворюються при обтіканні корпусу реактивним струменем, з точки зору забезпечення надійної стабілізації і керування ЛА з одночасним спрощенням керувальних пристроїв Для досягнення потрібного технічного результату в ЛА вертикального зльоту і посадки скомпонованому, як одноосоова вертикальна моносистема яка містить турбореактивний двигун з вентилятором і кільцевим соплом, яке розташоване з можливістю спрямування реактивного струменя вздовж твірної корпуса, та корпус з аеродинамічною поверхнею, згідно з запропонованою корисною моделлю, двигун розташований над корпусом ЛА таким чином, що центр тиску реактивного струменя знаходиться вище центра ваги ЛА, а поверхня корпуса, котра розташована у потоці цього струменя, має в розрізі таку форму, що сили, які утворюються внаслідок руху потоку вздовж цієї поверхні, спрямовані перпендикулярно до неї, а результуюча цих сил спрямована уверх І вбік назустріч потоку, під гострим кутом від осі корпуса апарата, при цьому, для поліпшення керування, двигун з'єднаний із корпусом ЛА шарнірно, і оснащений обтічником Завдяки тому, що в запропонованій вертикально орієнтованій осьовій моносистемі центр тиску реактивного струменя знаходиться вище центру ваги ЛА, така система має підвищену усталеність і керованість порівняно з прототипом Не менш важливе значення для поліпшення цих якостей має потрібний напрямок результуючої сил, що утворюються при руху потока вздовж поверхні корпусу ЛА (дія ефекту Коанда) Сумісно з шарнірним з'єднанням двигуна із корпусом ЛА, це сприяє надійному керуванню апаратом для здійснення зміни напрямку польоту змінюють кут між напрямком осей двигуна і апарата Таким чином, не має необхідності в регулюванні вихроутворенням, яке спричинює зменшення енергетичних властивостей ЛА Крім того, для поліпшення умов обслуговування ЛА пропонується скомпонувати його у вигляді каркасно пов'язаних поясів, у яких розташовані основні елементи апарату Таке компонування дозволяє модифікувати ЛА у залежності від функціонального призначення, або наявності окремих елементів, шляхом заміни ВІДПОВІДНОГО пояса, наприклад, заміни середнього пояса с пасажирською кабіною на вантажну, заміни нижнього пояса з ВІДСІКОМ спецобладнання на функціонально інший, а також проводити техобслуговування роздільно будь-якого пояса, знімаючи його з ЛА і замінюючи тимчасово іншим, без припинення експлуатації ЛА в цілому Крім того, бічна поверхня корпуса ЛА та обтічника двигуна виконані ударотривкими та спроможними до амортизації при співударянні з перешкодами Ці ознаки є необхідними у зв'язку з високим рівнем вимог до якості стану поверхні корпуса та обтічника для збереження аеродинамічних властивостей Л А На кресленні (фіг) запропонований пристрій показано схематично На перерізі потоку суцільні стрілки позначають шлях повітряно-газових потоків, пунктирні стрілки позначають напрямок сил від ефекту Коанда Запропонований ЛА містить кільцевий турбореактивний двигун 1, розташований у верхньому поясі, із повітрязабірником 2, гвинтовентилятором З, кільцевим соплом 4, ударотривким та спроможним до амортизації при співударянні із ЗОВНІШНІМИ тілами обтічником 5, системою порятунку 6 і світлосигнальним устаткуванням 7 Двигун 1 з усіма іншими вказаними елементами, за допомогою універсального шарніра, встановлений на нижчерозташованій верхній частині корпуса 8 ЛА, середній пояс, у якому розташована верхня частина корпуса ЛА, яка містить кабіну з ілюмінаторами 9 для екіпажа 10 і корисного завантаження, органи управління і комунікації, з аеродинамічною поверхнею 11, що створює, при обтіканні реактивним струменем 12 двигуна, сили стабілізації 13, нижній пояс, який містить нижню частину 14 корпуса, котра містить запас палива, пристрої функціонального забезпечення і шасі 15, аеродинамічні гребеністабілізатори 16 із змінною геометрією і рульовими поверхнями 17 для керування ЛА у повітряному потоці Як і обтікач 5, корпус ЛА виконано ударотривким і спроможним до амортизації при співударянні із сторонніми тілами Це важливо особливо з точки зору збереження потрібної форми і стану зовнішньої поверхні корпусу ЛА Пристрій працює таким чином При роботі двигуна 1 його вентилятор 3 засмоктує через повітрозабірник 2 потік повітря, що розподіляється на за 917 безпечення роботи камери згоряння, охолодження двигуна і на ежекцію повітря в реактивний струмінь 12, що одержує, в результаті цієї ди, властивості "шелесткого струменя" із зниженою температурою і підвищеним виходом робочого тіла для створення необхідної тяги Цей струмінь 12, кільцевого перетину, спрямовується униз, уздовж аеродинамічної поверхні 11 корпуса 8, і, обтікаючи його, створює, у результаті ди ефекту Коанда, додаткові розподілені сили 13 Ці СИЛИ спрямовані нагору та вбік, перпендикулярно утворюючий поверхні 11 Взаємно компенсуючись у бокових, відносно повздовжньої осі корпуса, напрямках, вони утримують Л А у стійкому просторовому положенні, попереджаючи можливість перекидання Після обтікання верхньої частини корпуса 8, "шелесткий" реактивний струмінь 12 розподіляється аеродинамічними гребнями 16 на ряд потоків, що зменшує вихроутворення, і тим самим покращує енергетичні властивості характеристики ЛА, попереджає довільне обертання ЛА навколо вертикальної осі, і прямується уздовж аеродинамічної поверхні нижньої частини 14 корпуса в атмосферу Керування ЛА здійснюється у вертикальному напрямку - шляхом зміни розміру вектора тяги, утворюваної реактивним струменем 12 двигуна 1, а горизонтальному напрямку - шляхом нахилу вектора тяги при відхиленні двигуна 1 від вертикальної осі, за допомогою шарнірного вузла зчленування з корпусом 8, у потрібну сторону, а також за допомогою відхилення напрямку реактивного струменя 12 за допомогою аеродинамічних рулів 17 стабілізаторів 16 При польоті і маневруванні поблизу перешкод ударотривкі амортизуючи обтічник 5 і корпус 8, у визначених межах, захищають двигун 1 і устаткування від ушкодження при співударянні з сторонніми об'єктами При виникненні форс-мажорних обставин, при необхідності, спрацьовує система порятунку 6, що допомагає зберегти апарат у цілому, корисне завантаження і екіпаж Світлосигнальне устаткування 7 позначає місце ЛА, що необхідно при взаємодії з іншими апаратами та спостерігачами ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Киів-133, бульв Лесі Українки, 26 (044)295-81-42,295-61-97 Підписано до друку /зі /'/ 2001 р Формат 60x84 1/8 Обсяг Г ; 4 ^ обл -вид арк Тираж 50 прим Зам £ і Т УкрІНТЕІ, 03680, Киів-39 МСП, вул Горького, 180 (044) 268-25-22

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Aircraft for vertical takeoff and landing

Автори англійською

Panfilenko Arkadii Naumovych

Назва патенту російською

Летательный аппарат вертикального взлета и посадки

Автори російською

Панфиленко Аркадий Наумович

МПК / Мітки

МПК: B64C 29/00

Мітки: зльоту, вертикального, апарат, літальний, посадки

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/4-917-litalnijj-aparat-vertikalnogo-zlotu-i-posadki.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Літальний апарат вертикального зльоту і посадки</a>

Подібні патенти