Спосіб створення підйомної сили літальному апарату вертикального зльоту

Реферат: Спосіб створення підйомної сили літальному апарату вертикального зльоту, при якому крило аеродинамічного перерізу виконують у формі кільця, в якому верхню поверхню виконують опуклою, а нижню - плоскою, в центральній частині якого створюють рівномірний потік повітря, що обтікає верхню і нижню поверхні крила, чим забезпечують різницю тисків між верхньою і нижньою поверхнями крила. Над частиною верхньої поверхні крила розташовують робоче колесо доцентрового вентилятора, лопатки якого зверху обмежують плоскою або конусоподібною поверхнею, а з нижньої сторони розташовують в безпосередній близькості від верхньої поверхні крила, під частиною нижньої поверхні крила розташовують робоче колесо відцентрового вентилятора, лопатки якого зверху розташовані в безпосередній близькості від нижньої поверхні крила, а з нижньої сторони обмежують плоскою або конусоподібною поверхнею, колеса доцентрового і відцентрового вентиляторів розміщують на одному валу, при цьому поєднують камеру підвищеного тиску доцентрового вентилятора з камерою зниженого тиску відцентрового вентилятора, обертають вал, чим забезпечують захоплення повітря з верхньої поверхні крила і подачу його через загальну камеру під нижню поверхню крила. UA 120579 U (12) UA 120579 U UA 120579 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі авіації, зокрема до авіаційної техніки, а саме до способів створення підйомної сили літальному апарату вертикального зльоту, і може бути застосована при створенні високоекономічних і маневрених літальних апаратів вертикального зльоту і посадки. Відомий спосіб створення підйомної сили літальному апарату, в якому створюють реактивний повітряний або газовий струмінь, який за рахунок своєї кінетичної енергії рухає апарат вгору [1]. До недоліків відомого способу належить те, що такий спосіб є малоекономічним. Відомий спосіб створення підйомної сили, в якому обертають два або більше крила-лопаті симетричного аеродинамічного профілю, розташовані під кутом атаки до площини обертання [2]. Потік повітря, що набігає, тисне на крило-лопать з силою, перпендикулярною до нижньої його площини. Ця сила розкладається на дві складові: силу лобового опору і підйомну силу. До недоліків відомого способу належить те, що не дивлячись на те, що цей спосіб дозволяє створити високоманеврові літальні апарати - вертольоти, проте питання економічності вирішені недостатньо. Відомий спосіб створення підйомної сили, в якому крило асиметричного аеродинамічного профілю переміщують в повітряному просторі під кутом атаки до площини переміщення [3]. Підйомна сила виникає з двох причин: через асиметричність профілю крила і через позитивний кут атаки. Асиметричність крила полягає в тому, що верхня частина крила опукла, а нижня плоска. Відповідно до принципу нерозривності струменя газу (повітря), що набігає на крило, верхня частина струменя буде обтікати опуклу сторону крила, що має довший шлях, з більшою швидкістю, ніж нижня частина струменя, яка буде обтікати плоску сторону крила. Згідно із законом Бернуллі тиск газу більше там, де швидкість менша. Друга причина виникнення підйомної сили така ж, як і у лопатей вертольота: потік повітря, що набігає, тисне на крило з силою, перпендикулярною до нижньої його площини, яка розкладається на силу лобового опору і підйомну силу. До недоліків відомого способу належить те, що не зважаючи на те, що цей спосіб дозволяє створити високоекономічні літальні апарати - літаки, проте маневреність літаків обмежена. Літак для підтримки рівноваги між підйомною силою і силою тяжіння повинен постійно рухатися зі швидкістю, що перевищує мінімально можливу. Відомий спосіб створення підйомної сили, в якому крило аеродинамічного профілю виконують у формі конусного кільця, зрізана вершина конуса якого спрямована вгору, і кут конусності якого відповідає куту атаки, при цьому в центральній частині крила створюють рівномірний радіально в горизонтальному напрямку і по висоті крила повітряний потік за допомогою відцентрового вентилятора [4]. Повітряний потік, створюваний в центрі конусного кільцевого крила, що має асиметричний профіль, потрапляючи на крило, створює підйомну силу з тих же причин, що й на крилі літака, тобто з двох причин: через асиметричність профілю крила і через позитивний кут атаки. Відповідно до принципу нерозривності струменя газу (повітря), що набігає на крило, верхня частина струменя буде обтікати опуклу сторону крила, що має довший шлях, з більшою швидкістю, ніж нижня частина струменя, буде обтікати плоску сторону крила. Згідно із законом Бернуллі тиск газу більше там, де швидкість менша. Другою причиною виникнення підйомної сили є наступне: створюваний потік повітря тисне на крило з силою, перпендикулярною до нижньої його площини, яка розкладається на силу лобового опору і підйомну силу. До недоліків відомого способу належить те, що не зважаючи на те, що цей спосіб дозволяє створити літальні апарати вертикального зльоту, проте їх горизонтальна стійкість обмежена. Найбільш близьким аналогом є спосіб створення підйомної сили, при якому крило аеродинамічного перетину виконують у формі кільця, в якому верхню поверхню виконують опуклою, а нижню - плоскою, в центральній частині якого створюють рівномірний потік повітря, що обтікає верхню і нижню поверхні крила, чим забезпечують різницю тисків між верхньою і нижньою поверхнями крила [5]. Вертикальний повітряний потік, створюваний в центрі конусного кільцевого крила, що має асиметричний профіль, створює підйомну силу з тих же причин, що на крилі літака, тобто через асиметричності профілю крила. До недоліків відомого способу створення підйомної сили, який вибрано за найближчий аналог (прототип), належить те, що не зважаючи на те, що цей спосіб дозволяє створити літальні апарати вертикального зльоту, що мають добру горизонтальну стійкість, проте тут має місце неефективного використання площі крила для створення підйомної сили. В основу корисної моделі поставлена задача шляхом зміни конструкції літального апарата, за допомогою якої реалізується спосіб, забезпечити підвищення ефективності створення 1 UA 120579 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 підйомної сили на кільцевому крилі з одночасним забезпеченням горизонтальної стійкості літального апарата, що має кільцеве крило. Поставлена задача вирішується тим, що у способі створення підйомної сили літальному апарату вертикального зльоту, при якому крило аеродинамічного перерізу виконують у формі кільця, в якому верхню поверхню виконують опуклою, а нижню - плоскою, в центральній частині якого створюють рівномірний потік повітря, що обтікає верхню і нижню поверхні крила, чим забезпечують різницю тисків між верхньою і нижньою поверхнями крила, згідно з корисною моделлю, над частиною верхньої поверхні крила розташовують робоче колесо доцентрового вентилятора, лопатки якого зверху обмежують плоскою або конусоподібною поверхнею, а з нижньої сторони розташовують в безпосередній близькості від верхньої поверхні крила, під частиною нижньої поверхні крила розташовують робоче колесо відцентрового вентилятора, лопатки якого зверху розташовані в безпосередній близькості від нижньої поверхні крила, а з нижньої сторони обмежують плоскою або конусоподібною поверхнею, колеса доцентрового і відцентрового вентиляторів розміщують на одному валу, при цьому поєднують камеру підвищеного тиску доцентрового вентилятора з камерою зниженого тиску відцентрового вентилятора, обертають вал, чим забезпечують захоплення повітря з верхньої поверхні крила і подачу його через загальну камеру під нижню поверхню крила. Згідно з корисною моделлю, нижню поверхню крила виконують увігнутою. Порівняльній аналіз корисної моделі з найближчим аналогом дозволяє зробити висновок, що спосіб створення підйомної сили літальному апарату вертикального зльоту, що заявляється, відрізняється тим, що над частиною верхньої поверхні крила розташовують робоче колесо доцентрового вентилятора, лопатки якого зверху обмежують плоскою або конусоподібною поверхнею, а з нижньої сторони розташовують в безпосередній близькості від верхньої поверхні крила, під частиною нижньої поверхні крила розташовують робоче колесо відцентрового вентилятора, лопатки якого зверху розташовані в безпосередній близькості від нижньої поверхні крила, а з нижньої сторони обмежують плоскою або конусоподібною поверхнею, колеса доцентрового і відцентрового вентиляторів розміщують на одному валу, поєднують камеру підвищеного тиску доцентрового вентилятора з камерою зниженого тиску відцентрового вентилятора, обертають вал, чим забезпечують захоплення повітря з верхньої поверхні крила і подачу його через загальну камеру під нижню поверхню крила, а нижню поверхню крила виконують увігнутою. За вказаними вище ознаками відмінність способу створення підйомної сили літальному апарату вертикального зльоту, що заявляється, від аналога, полягає в новій формі взаємодії крила і повітряного потоку, в якій за допомогою робочого колеса доцентрового вентилятора захоплюють повітря з верхньої поверхні крила і направляють за допомогою робочого колеса відцентрового вентилятора повітряний потік під нижню поверхню крила. Фізичною суттю способу є те, що повітряний потік, створюваний щодо кільцевого крила, створює підйомну силу через створювані різниці тисків між нижньою і верхньою поверхнями крила. Суть способу створення підйомної сили літальному апарату вертикального зльоту пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 показана конструкція літального апарата (в перерізі А-А на вигляді збоку), за допомогою якої реалізується спосіб створення підйомної сили літальному апарату вертикального зльоту, що заявляється, на фіг. 2 показана конструкція літального апарата (на вигляді зверху), за допомогою якої реалізується спосіб створення підйомної сили літальному апарату вертикального зльоту, що заявляється. Спосіб створення підйомної сили літальному апарату вертикального зльоту здійснюють таким чином. Попередньо виготовляють літальний апарат, який містить крило 1, робоче колесо доцентрового вентилятора 2 з лопатками 3 (які зверху обмежені плоскою або конусоподібною поверхнею 4), робоче колесо відцентрового вентилятора 5 з лопатками 6 (які з нижньої сторони обмежені плоскою або конусоподібною поверхнею 7), камеру 8 підвищеного тиску доцентрового вентилятора 2, камеру 9 зниженого тиску відцентрового вентилятора 5, вал 10, двигун 11 і штовхальний або тягнучий гвинт 12 рушія. Конструктивно і технологічно над верхньою поверхнею кільцевого крила 1, що має асиметричний профіль, створюють знижений тиск повітря за допомогою робочого колеса доцентрового вентилятора 2, лопатки 3 якого з верхньої сторони обмежують плоскою або конусоподібною поверхнею 4, а з нижньої сторони розташовують в безпосередній близькості від верхньої конусоподібної частини поверхні крила 1. Під нижньою поверхнею крила 1 створюють підвищений тиск за допомогою робочого колеса відцентрового вентилятора 5, лопатки 6 якого зверху розташовують в безпосередній близькості від нижньої поверхні крила, а з нижньої сторони обмежують плоскою або конусоподібною поверхнею 7. Камеру 8 підвищеного тиску 2 UA 120579 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 доцентрового вентилятора 2 об'єднують з камерою 9 зниженого тиску відцентрового вентилятора 5. Робоче колесо доцентрового вентилятора 2 (з лопатками 3) і робоче колесо відцентрового вентилятора 5 (з лопатками 6) розташовують на одному валу 10, який обертають двигуном 11. Від двигуна 11 обертають також штовхальний або тягнучий гвинт 12 маршового рушія. Спосіб створення підйомної сили літальному апарату вертикального зльоту, що заявляється, реалізується наступним чином. За допомогою двигуна 11 обертають вал 10, на якому закріплені робочі колеса доцентрового 2 і відцентрового 5 вентиляторів. Створюють за допомогою лопаток 3 робочого колеса доцентрового вентилятора 2 розрядження повітря над верхньою поверхнею кільцевого крила 1 і підвищений тиск в камері 8 підвищеного тиску доцентрового вентилятора 2, яка об'єднана з камерою 9 зниженого тиску відцентрового вентилятора 5. Далі створюють за допомогою лопаток 6 робочого колеса відцентрового вентилятора 5 розрядження в камері 8 підвищеного тиску доцентрового вентилятора 2, яка об'єднана з камерою 9 зниженого тиску відцентрового вентилятора 5, і підвищений тиск під нижньою поверхнею крила 1 і цим створюють різницю тисків між нижньою і верхньою поверхнями крила 1, а значить і підйомну силу. Для більшого підвищення ефективності створення різниці тисків нижню поверхню крила 1 виконують увігнутою (див., відповідно, схему на фіг. 1). Переміщення літального апарата з крилом 1 кільцевого типу в горизонтальному напрямку може бути організовано штовхальним або тягнучим гвинтом 12 маршового рушія. Літальний апарат може бути виконаний шляхом рознесення двох або більше кільцевих крил відносно корпусу, тоді переміщення літального апарата в горизонтальному напрямку можна здійснити також штовхальним або тягнучим гвинтом маршового рушія. Таким чином, спосіб створення підйомної сили літальному апарату вертикального зльоту полягає в новій формі взаємодії крила і повітряного потоку, в якій за допомогою робочого колеса доцентрового вентилятора захоплюють повітря з верхньої поверхні крила і направляють за допомогою робочого колеса відцентрового вентилятора повітряний потік під нижню поверхню крила. Фізичною суттю способу є те, що повітряний потік, створюваний відносно кільцевого крила, створює підйомну силу шляхом створюваної різниці тисків між нижньою і верхньою поверхнями крила. Підвищення ефективності застосування способу створення підйомної сили літальному апарату вертикального зльоту, відносно до найближчого аналога, досягається шляхом захоплення повітря з верхньої поверхні крила і подачі його через загальну камеру під нижню поверхню крила, чим забезпечується створення підйомної сили шляхом створюваної різниці тисків між нижньою і верхньою поверхнями крила. Джерела інформації: 1. Журнал "Техника-молодежи", № 11, с.4 "Летающая тарелка" - аналог. 2. А.С. Иванов, А.Т. Проказа "Мир механики и техники", Москва, Просвещение, 1993 г., с. 183 - аналог. 3. А.С. Иванов, А.Т. Проказа "Мир механики и техники", Москва, Просвещение, 1993 г., с. 184 - аналог. 4. Заявка на патент РФ № 2000101530 "Способ создания подъемной силы", опубликована 10.11.2001 г., МПК 8 В 64 С 29/00 - аналог. 5. Патент РФ (RU) № 2089458 "Летательный аппарат вертикального взлета и посадки" от 10.09.1997г., МПК 6 В 64 С 29/00 – найближчий аналог. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 60 1. Спосіб створення підйомної сили літальному апарату вертикального зльоту, при якому крило аеродинамічного перерізу виконують у формі кільця, в якому верхню поверхню виконують опуклою, а нижню - плоскою, в центральній частині якого створюють рівномірний потік повітря, що обтікає верхню і нижню поверхні крила, чим забезпечують різницю тисків між верхньою і нижньою поверхнями крила, який відрізняється тим, що над частиною верхньої поверхні крила розташовують робоче колесо доцентрового вентилятора, лопатки якого зверху обмежують плоскою або конусоподібною поверхнею, а з нижньої сторони розташовують в безпосередній близькості від верхньої поверхні крила, під частиною нижньої поверхні крила розташовують робоче колесо відцентрового вентилятора, лопатки якого зверху розташовані в безпосередній близькості від нижньої поверхні крила, а з нижньої сторони обмежують плоскою або конусоподібною поверхнею, колеса доцентрового і відцентрового вентиляторів розміщують на 3 UA 120579 U 5 одному валу, при цьому поєднують камеру підвищеного тиску доцентрового вентилятора з камерою зниженого тиску відцентрового вентилятора, обертають вал, чим забезпечують захоплення повітря з верхньої поверхні крила і подачу його через загальну камеру під нижню поверхню крила. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що нижню поверхню крила виконують увігнутою. 4 UA 120579 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5