Літальний апарат

1 Літальний апарат, що містить корпус, двигун, рушій, шасі, систему керування переміщенням і щонайменше одне несуче крило роторного типу, який відрізняється тим, що це крило виконане у вигляді повітряної вихрової труби дугоподібної форми, обидва КІНЦІ якої закріплені щодо корпуса, а саме літальний апарат обладнай системою, яка забезпечує утворення і функціонування такого вихрового крила 2 Літальний апарат по п 1, який відрізняється тим, що рушій - тягової гвинт - установлений із можливістю поперечного обдуву щонайменше частини вихрового крила створюваним ним повітряним потоком Винахід відноситься до авіації, а точніше, до літальних апаратів тяжелее повітря з несучими крилами роторного типу і може бути використане в багатьох галузях народного господарства для транспортування вантажів і пасажирів, а так само в якості індивідуального транспортного засобу ВІДОМІ турбогвинтові літаки з двома або більш двигунами, розміщеними на несучих крилах (див кн Л Ф Миколаєва Аеродинаміка і динаміка польоту транспортних літаків -М Транспорт, 1990р, с 154) У літаків такого типу частина поверхні крила обдувається повітряним потоком, прискореним тяговим гвинтом, що приводить до істотного збільшення піднімальної сили крила Однак, піднімальна сила, що розвивається несучим крилом за рахунок його обдува тяговим гвинтом недостатня для забезпечення вертикального зльоту і посадки Крім того, літальний апарат такого типу має 3 Літальний апарат по п 2, який відрізняється тим, що вихрове крило і тяговий гвинт установлені над його корпусом, причому тяговий гвинт розміщений на виносному кронштейні з забезпеченням поперечного обдуву серединної частини вихрового крила 4 Літальний апарат по пп 2, 3, який відрізняється тим, що стійки шасі щонайменше частини коліс виконані з можливістю зміни своєї висоти, наприклад шляхом виконання їх телескопічними, і поєднування їхньої внутрішньої порожнини з ВІДПОВІДНОЮ гідравлічною системою 5 Літальний апарат по п 4, який відрізняється тим, що стійки передніх коліс виконані з можливістю ЗМІНИ СВОЄЇ ВИСОТИ 6 Літальний апарат по пп 1-5, який відрізняється тим, що в зоні створюваного гвинтом повітряного потоку встановлене щонайменше ще одне вихрове крило 7 Літальний апарат по п 6, який відрізняється тим, що вихрові крила встановлені послідовно одне за одним по напрямку потоку коефіцієнт аеродинамічної якості значно менший, чим у що заявляється, а, отже і значно великі витрати енергії, що доводяться на 1т перевезеного вантажу Відомий так само проект літака обраного за прототип по більшості істотних ознак (див ст М Кочунова, Ефект Магнуса - у повітрі і під водою, журнал "Винахідник і ацюналізатор" №6, 1985р,с23) Цей літак перебуває з корпуса, двигуна, рушія, шаси, органів керування польотом і несучими крилами, виконаних у виді роторів Магнуса Необхідна для польоту піднімальна сила виникає при обтіканм роторних крил потоком повітря, що набігає У порівнянні з запропонованим літальним апаратом цей літак має наступні основні нестачі 1) має гіршу маневреність у польоті і не забезпечує вертикального зльоту і посадки, 2) має значно менший коефіцієнт аеродинамі О 00 (О 46892 отже, значно скоротити його пробіг під час зльоту, чної якості, а, отже, і значно великі питомі енергоздійснювати, при визначеному положенні апарата, витрати, режим зависання або заднього ходи, а також вер3) через вагу роторів має гірші вагові характетикальний підйом або спуск, тобто ощутимо підристики вищити його маневреність У основу винаходу поставлене завдання удосконалення літального апарата за рахунок зміни Обдув серединної частини вихрового крила конструкції як самого апарата, так і його елемензабезпечує вертикальний напрямок піднімальної тів, що забезпечує підвищення маневреності апасили рата в польоті, можливість його вертикального Виконання стійок шаси, щонайменше передніх зльоту і посадки, поліпшення його вагових харакколіс, із можливістю зміни своєї висоти, напритеристик і зниження питомих енерговитрат на клад, шляхом виготовлення їх телескопічними і транспортування вантажу, а отже, поліпшення повідомлення їхньої внутрішньої порожнини з ВІДйого експлуатаційних характеристик у цілому ПОВІДНОЮ гідравлічною системою, дозволяє, при наземному положенні апарата, змінювати кут його Поставлене завдання вирішується тим, що в нахилу до горизонталі таким чином, щоб горизонлітальному апараті, що містить корпус, двигун, тальна складова сили тяги була урівноважена горушій, шаси, систему керування переміщенням і ризонтальної складової піднімальної сили, і він міг щонайменше одне несуче крило роторного типу, здійснювати вертикальний зліт ВІДПОВІДНО до винаходу, цей крило виконане у виді повітряної вихрової труби дугоподібної форми Установка другого крила послідовно з першим, обидва КІНЦІ якої закріплені щодо корпуса, а самий одне за іншим по напрямку потоку, дозволяє, за літальний апарат обладнаний системою, що зарахунок зміни параметрів вихрових крил, здійснюбезпечує утворення і функціонування такого вивати повноцінне керування польотом і без додатхрового крила кових органів (керма, закрылки і т д ), тобто додатково знизити аеродинамічний опір апарата Крім того, рушій - тяговий гвинт установлен із можливістю поперечного обдува щонайменше Очевидно, що усі вищеописані заходи привочастини вихрового крила створюваним їм повітрядять до поліпшення експлуатаційних характерисним потоком тик апарата в цілому Вихрове крило і тяговий гвинт установлені над Винахід пояснений ілюстраціями На фіг 1 зокорпусом апарата, причому тяговий гвинт розмібражений літальний апарат з одним вихровим щений на выносном кронштейні з забезпеченням крилом у режимі зависання, на фіг 2 - двокрилий поперечного обдуву серединної частини вихрового апарат в аналогічному стані, на фіг 3,4 один із вакрила ріантів системи, що забезпечує утворення і функціонування вихрового крила ("З" - у початковий Стійки шаси, щонайменше, частини коліс вимомент утворення вихрового крила, "4" - у кінцеконані з можливістю зміни своєї висоти, напривий момент) клад, шляхом виконання їх телескопічними і повідомлення їхньої внутрішньої порожнини з ВІДПОВІДЗапропонований літальний апарат (див фіг1) НОЮ гідравлічною системою перебуває з корпуса 1, двигуна 2, рушія - тягового гвинта 3, що для розкручування створюваного їм А точніше, із можливістю зміни своєї висоти повітряного потоку доцільно виконати соосного виконані стійки передніх коліс типу Над корпусом 1 утворене вихрове крило 4 І в зоні створюваного гвинтом повітряного подугоподібні форми за допомогою системи утвотоку встановлене щонайменше ще одне вихрове рення і функціонування вихрового крила встановкрило леної усередині корпуса 1 (на фіг 1 і фіг2 не покаПричому ці крила встановлені послідовно одне зана) У хвостовій частині корпуса 1 установлене за іншим по напрямку потоку кермо висоти 5, що, для забезпечення керування Виконання роторного крила літального апалітальним апаратом, доцільно розділити на дві рата у виді повітряної вихрової труби дугоподібної однакові частини, що незалежно відхиляються форми, обидва КІНЦІ якої закріплені щодо корпуса, Двигун 2 і тяговий гвинт 3 винесені над корпусом 1 дозволяє, по-перше, знизити власну вагу апарата, за допомогою кронштейну 6 на висоту, що забезоскільки вихрове крило, на відміну від роторного, печує необхідний обдув щонайменше серединної виконаного з конструкційних матеріалів, має позичастини вихрового крила 4 Стійки 7 передніх коліс тивну плавучість, тобто за інших рівних умов підшаси апарата виконані з можливою зміни своєї вищити вантажопідіймальність апарата І, повисоти (висувними), наприклад, за рахунок викодруге, значно знизити аеродинамічний опір крила, нання їх телескопами і повідомлення їхньої внута отже, і літального апарата в цілому, тому що рішньої порожнини з ВІДПОВІДНОЮ гідравлічною кільцевий вихор, а отже, і його фрагмент (вихрове системою (на фіг 1 і фіг 2 не показана) крило) при визначених режимах обтіканння не створює опір форми складове до 98% від повного Літальний апарат із двома ідентичними вихроаеродинамічного опору крила (див кн Лаввренвими крилами 4 (див фіг 2) виконаний без керм тьев М А , Шабат Б В, Проблемы гидромеханики і висоти 5 Обидва вихрових крила 4 закріплені на їхні математичні моделі - М Наука 1973, с 328) верхній поверхи, корпуса 1 встановлені послідовно одне за іншим соосно Розміщення рушія - тягового гвинта з можливістю поперечного обдуву щонайменше частини Система утворення і функціонування вихровихрового крила створюваним їм повітряним потового крила (див фіг 3,4) що може бути викориском дозволяє забезпечити виникнення потрібної тана в запропонованих апаратах, перебуває з для польоту піднімальної сили і при нерухомому, джерел вихреутворення 8 , 9 закріплених до верхщодо атмосфери, стані літального апарата, а ньої стінки корпуса 1 із можливістю повороту на 46892 сячому положенні літальний апарат масою до 5,5 тонн Якщо збільшити діаметр вихрової труби до 2м, те таке крило збільшить свою вантажопідіймальність до 22 тонн А установлення другого аналогічного крила 4 (двокрилий апарат) дозволить збільшити масу апарата ВДВІЧІ ПІСЛЯ формування крил(а) 4 апарат установлюють під кутом до обрію за рахунок подовження стійок 7 передніх коліс і переводять лопати гвинта З із нейтрального положення в положення тяги При цьому кут нахилу апарата і силу тяги регулюють таким чином, щоб горизонтальна складова сили тяги постійно врівноважувалася горизонтальної складової піднімальної сили Тому що вихрове крило 4 має форму ПІВКІЛЬЦЯ, то поперечний обдув його серединної частини з охопленням тільки 67% його поверхні забезпечує виникнення піднімальної сили складової понад 86% від сили, що виникає при обдуві всього крила Тобто, за рахунок форсування роботи двигуна 2 і вихрові крила 4 можна досягти потрібного значення піднімальної сили і здійснити вертикальний Запропонований літальний апарат працює назліт і при неповному обдуві крила 4 ступним способом Підготування апарата до зльоту починається з Очевидно, що установивши апарат під таким процесу утворення вихрового(их) крил(а) 4 Для же кутом до лінії обрію під час польоту, можна, чого, після запуску двигуна 2 (лопати гвинта 3 знашляхом регулювання піднімальної сили і сили ходяться, при цьому, у положенні, що створює не тяги, здійснити режим зависання апарата в повітрі тягу,), джерела вихроутворення 8 і 9 повертають або вертикальній посадці Причому, при збільвертикально за допомогою механізмів 19 і 20 Пошенні кута нахилу апарата або збільшенні знатім, від джерела стиснутого повітря 18 через тручення піднімальної сили (форсування роботи бопроводи 16 і 17 і патрубки 14 і 15 подають повікрила), рівновага-горизонтальних складових розтря усередину посудин 12 і 13 Оскільки, СОПЛОВІ глянутих сил порушиться й апарат зробить задній патрубки 14 і 15 установлені тангенциально,, те хід Для горизонтального польоту необхідно поверозігнані в них повітряні потоки закручуються в рнути апарат у горизонтальне положення На одпосудинах 12 і 13, формуючи в просторі між ними нокрилому апараті цього можна досягти, змінюючи два потоки, яки розтікаються конусно І після їх положення керм 5, а на двокрилому -шляхом корозмикання виникає своєрідна замкнута "порожнина" ткочасного форсування роботи заднього крила 4 усередині який, утвориться вакуум за рахунок відВихрове крило, у якого джерела вихроутвокачуваючої дії, обмежуючих и потоків (закон Беррення виконані однаковими і працюють в однім нулли) У результаті, під дією зовнішнього більш режимі, буде симетричним щодо січної площини, високого тиску атмосфери, сформується замкнута що проходить через його середину вихрова труба - вихровий ротор Причому, формуУ потоці повітря, що набігає, таке симетричне вати цей вихровий ротор, для зниження зусиль, крило буде прагнути встати строго поперек потоку, необхідних на його наступну деформацію, доцітобто літальний апарат навіть з одним вихровим льно при знижених швидкостях обертання потоків крилом 4 не бідував в КІЛІ Після ЦЬОГО, використовуючи механізми 19 і 20, Якщо на літальному апараті з одним крилом джерела вихроутворення 8 і 9 повертають у вихіпорушити симетрію крила шляхом, наприклад, дне положення і фіксують Вихровий ротор, при зміни режиму роботи одного з джерел вихроутвоцьому, изогнется у формі ПІВКІЛЬЦЯ, створюючи рення, то сформована рівновага сил на крилі пошукане вихрове крило 4 Потім, швидкість повітрярушиться, з'явиться результуюча сила, що діє в них потоків, що утворять крило 4, підвищують до поперечному напрямку, і літальний апарат зробить необхідного значення Оскільки, зона зниженого поворот за курсом На двокрилому апарат, повотиску, що утвориться усередині зафіксованих рот за курсом можна здійснити аналогічним спосощодо корпуса 1 посудин 12 і 13, "прив'язана" до бом, використавши для цього, наприклад, по одних і сполучена з зоною зниженого тиску вихроному з джерел вихроутворення обох крил, розтавого крила 4, то вихрове крило 4 зафіксується шованих у різних бортів апарата щодо корпуса 1 під дією сформованого градієнту Поворот по тангажу на однокрилому апараті тисків Витрата повітря через соплові патрубки 14 і можна здійснити за допомогою керма висоти 5, а 15 установлюють таким, щоб забезпечити компенна двукрилому - шляхом одночасної зміни режиму сацію втрат енергії на функціонування крила 4 роботи обох джерел вихроутворення одного з (тертя і т д ) крил Розрахунки показують, що несуча спроможПоворот по крені на однокрилому апараті доність вихрового крила, незважаючи на його легкосягається за рахунок разнонаправленого відхивагість дуже значна, так при діаметрі вихрової лення пластин керма висоти 5, а на двокрилому труби рівному 1м і швидкості и обертання біля шляхом форсування роботи джерел вихроутво260м/с, вихрове крило змогтити утримувати у вирення обох крил, розташованих по одному з бортів шарнірних з'єднаннях 10 і 11 Джерела вихроутворення 8 і 9 можуть бути виконані у формі відкритих чашеобразних посудин 12 і 13 що герметично сполучаються з корпусом 1 Поблизу донної частини посудин 12 і 13 тангенциально встановлені соплові патрубки 14 і 15 Із забезпеченням однонаправленної закрутки повітряного потоку Патрубки 14 і 15 повідомлені за допомогою трубопроводу 16 і 17 із джерелом стиснутого повітря 18, наприклад, компресором Крім того, у системі передбачені механізми повороту і фіксації 19 і 20 джерел вихроутворення 8 і 9, що можуть бути виконані гідравлічними Причому, у випадку виконання двигуна 2 газотурбінним, можна використовувати в якості джерела стиснутого повітря його компресор Або, для утворення крила) 4, використовувати потік продуктів сгорания, що у цьому типі двигунів розганяється до значних швидкостей, що дозволить спростити систему за рахунок винятку компресора і сопів і знизити енерговитрати на функціонування крила 8 46892 лий апарат), також додатково знижує аеродинаміапарата чний опір апарата Відомо, ЩО кільцевий вихор переміщається в З огляду на вищевикладене, літальний апарат текучому середовищі без опору форми Крило 4 із вихровим(и) крилом(ами) повинний мати маневвихрове півкільце повинне мати такі ж властивості реність вертольота, а по економічності помітно при певному, відповідному вихровому КІЛЬЦІ співперевершувати літаки класичної конструкції відношенні швидкостей обертання ротора і його обтікання середовищем Розрахунки показують, ОЦІННІ розрахунки показують, що для забезпещо на такому крилі можна досягти чисельного значення горизонтального польоту зі швидкістю 235км чення коефіцієнта якості біля 200 300, що на пов годину, однокрилому літальному апарату зі злітрядок перевищує аналогічний показник несучих ною масою 11,6 тонн необхідна сумарна потужкрил комерційних літаків ність біля 300 кВт, тобто для переміщення 1 тонни маси з зазначеною швидкістю на відстань у 1км Крім того, таке крило не схильне шкідливому затрачається енергія рівна 0,125кВт - година, що впливу так називаних кінцевих ефектів, що додатвідповідає енерговитратам при переміщенні автоково збільшують опір крила мобільного транспорту Очевидно, що відсутність хвостового оперення або виконання його в обмеженому виді (однокри линия горизонта ФІГ. 1 лшня горизонта Фіг. 2 46892 вихревой 10 ротор Фіг. З Фіг. 4 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71