Летательный аппарат вертикального взлета и посадки
Летательный аппарат вертикального взлета и посадки предназначен для перевозки пассажиров и грузов и направлен на повышение КПД силовой установки, улучшение аэродинамических и эксплуатационных характеристик. Содержит согнутое в контур крыло (1), имеющее профиль самолетного крыла, внутри которого установлен с изменяющимся зазором фюзеляж (2), и силовую установку, установленную таким образом, что нагнетает воздушный поток в плоскости крыла (1) в направлении от центра фюзеляжа (2) на крыло (1). На внешней кромке крыла (1) и на верхней поверхности фюзеляжа (2) имеются жалюзи (6, 7) всасывающего коллектора (5, 8). Сопла (4) двигателей (3) силовой установки по краю сплющены, а в нижней части крыла (1) установлены с возможностью открываться подкрылки (9). 5 з.п. ф-лы; 3 ил.
Полезная модель относится к авиационной технике, а именно к летательным аппаратам типа летающей тарелки с вертикальным взлетом и посадкой, и может быть использована для перевозки пассажиров и грузов.
Известен летательный аппарат вертикального взлета и посадки, содержащий основное и расположенное под ним дополнительное кольцевые крылья, кабину, вентилятор, размещенный в центре крыла, и двигатель (А.с. СССР 
1446836, МПК7 В64С 39/06, оп. 27.10.2004).
При работе известного устройства улучшение аэродинамических характеристик достигается путем увеличения площади крыла.
Наиболее близким аналогом заявляемого устройства, выбранным в качестве прототипа, является летательный аппарат вертикального взлета и посадки, содержащий согнутое в контур крыло выпуклого профиля, внутри которого закреплен с зазором фюзеляж. В зазор вставлены лопатки вентилятора, поворачивающиеся с помощью двигателя (Заявка ФРГ 4037472, МПК6 В64С 29/02, 39/06, оп. 16.01.92). Общими существенными признаками известного и заявляемого устройств являются согнутое в контур крыло, внутри которого установлен с зазором фюзеляж, и силовая установка.
При работе известного устройства вентилятор нагнетает воздух сквозь зазор под выпуклое крыло, образовывая зону повышенного давления, то есть т.н. воздушную подушку, которая, однако, не в состоянии поднять аппарат на большую высоту. Таким образом, в известном летательном аппарате нагнетаемый воздух используется неэффективно, что приводит к увеличению мощности силовой установки при необходимости увеличения высоты подъема аппарата.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования летательного аппарата вертикального взлета и посадки, в котором путем изменения профиля крыла и направленности воздушного потока, нагнетаемого силовой установкой, обеспечивается эффективное использование воздушного потока, за счет чего достигается технический результат: повышение КПД силовой установки, улучшение аэродинамических и эксплуатационных характеристик летательного аппарата.
Поставленная задача решается тем, что в летательном аппарате вертикального взлета и посадки, содержащем согнутое в контур крыло, внутри которого установлен с зазором фюзеляж, и силовую установку, в соответствии с полезной моделью крыло имеет профиль самолетного крыла, а силовая установка установлена таким образом, что нагнетает воздушный поток преимущественно в плоскости крыла в направлении преимущественно от центра фюзеляжа на крыло.
В иных конкретных формах выполнения на внешней кромке крыла расположены жалюзи всасывающего коллектора, сквозь крыло соединенного с силовой установкой, а на верхней поверхности фюзеляжа расположены жалюзи всасывающего коллектора, сквозь фюзеляж соединенного с силовой установкой.
Сопло двигателя или сопла двигателей силовой установки по краю сплющены.
В нижней части крыла установлены с возможностью открываться подкрылки.
Зазор между контуром крыла и фюзеляжем выполнен с возможностью изменяться.
Между совокупностью существенных признаков заявляемой полезной модели и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
Изменение профиля крыла и направленности воздушного потока, а именно:
- выполнение крыла с профилем самолетного крыла;
- установление силовой установки таким образом, что воздух нагнетается преимущественно в плоскости крыла в направлении преимущественно от центра фюзеляжа на крыло;
в совокупности с известными признаками заявляемой полезной модели обеспечивает эффективное использование воздушного потока, благодаря его направленности на крыло как при разбеге самолета и аэродинамическим преимуществам самолетного крыла. Эффективное использование воздушного потока состоит в его действии на всю рабочую поверхность крыла, что обеспечивает увеличение подъемной силы при той же мощности силовой установки, увеличение высоты и скорости подъема, что приводит к повышению КПД силовой установки, улучшению аэродинамических и эксплуатационных характеристик летательного аппарата.
Наличие на внешней кромке крыла жалюзи всасывающего коллектора, сквозь крыло соединенного с силовой установкой, обеспечивает использование взвихренного воздушного потока, образующегося над внешней кромкой крыла, который по всасывающему коллектору направляют на турбину силовой установки для усиления воздушного потока, для увеличения разрежения над крылом и повышения подъемной силы. Так же наличие на верхней поверхности фюзеляжа жалюзи всасывающего коллектора, сквозь фюзеляж соединенного с силовой установкой, обеспечивает увеличение разрежения над фюзеляжем и повышение подъемной силы.
Выполнение сплющенным по краю сопла двигателя или сопел двигателей силовой установки, нагнетающих воздушный поток, способствует более полному обдуву площади крыла.
Установление в нижней части крыла с возможностью открываться подкрылок способствует облегчению и более эффективному взлету и более мягкой посадке за счет увеличения давления воздуха под летательным аппаратом при опускании подкрылок вниз.
Выполнение зазора между контуром крыла и фюзеляжем с возможностью изменяться позволяет регулировать подъемную силу в зависимости от изменения мощности двигателя. В случае аварийной ситуации, необходимости отключения двигателя, его отказа, отсутствия топлива сведение величины зазора к нулю позволяет использовать эффект парашюта, вследствие резкого увеличения давления воздуха под аппаратом, что обеспечивает более мягкую, без ударов посадку.
Таким образом, полезная модель и в конкретных формах выполнения способствует достижению указанного технического результата.
Сущность предложенной полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен вид сверху летательного аппарата; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - фронтальный разрез летательного аппарата.
Летательный аппарат вертикального взлета и посадки (фиг.1) содержит согнутое в контур крыло 1 с профилем самолетного крыла, внутри которого закреплен с зазором, величина которого может изменяться, фюзеляж 2 с кабиной пилота и системой управления, и силовую установку, которая установлена преимущественно в днище фюзеляжа 2 и может иметь один или несколько двигателей 3 в зависимости от типа и назначения летательного аппарата. Это могут быть поршневые, турбовинтовые, турбовентиляторные, турбореактивные двигатели и т.п. Оптимально использовать три звездообразно расположенных двигателя 3, сопла 4 которых нагнетают воздушный поток в плоскости крыла 1 в направлении от центра фюзеляжа 2 на крыло 1, на его внутреннюю кромку (фиг.2). Контур крыла 1 может быть замкнутым в случае дозвукового летательного аппарата или разомкнутым в случае сверхзвукового летательного аппарата. Внутри крыла 1 может быть выполнен всасывающий коллектор 5 с жалюзи 6 на внешней кромке крыла 1, соединенный с силовой установкой. В верхней части фюзеляжа 2 также могут быть расположены жалюзи 7 всасывающего коллектора 8, также соединенного с силовой установкой (фиг.3). Сопла 4 двигателей 3 по краю могут быть выполнены сплющенными. В нижней части крыла 1 с внешней стороны для облегчения взлета-посадки могут быть установлены подкрылки 9 (фиг.3).
Управляемость летательного аппарата осуществляется установленными на крыле 1 по бокам элеронами 10 (рулями поворотов) и соплом-хвостом 11, движущимся вниз и направо (фиг.1). Для повышения маневренности и улучшения летных характеристик боковые части крыла 1 могут быть выполнены подвижными относительно фюзеляжа 2.
Вдоль центральной оси летательного аппарата может находиться шлюз-шахта 12 (фиг.3) для установки, например, стыковочных узлов сверху и снизу. Это позволит в космосе собирать летательные аппараты секционно, образовывая орбитальную станцию.
Летательный аппарат работает таким образом.
Двигатели 3 сквозь сопла 4 нагнетают воздушный поток в плоскости крыла 1 от центра фюзеляжа 2 на внутреннюю кромку крыла 1 по всему периметру контура крыла. Внутренняя кромка крыла 1 разделяет воздушный поток на два потока - верхний и нижний, которые сквозь зазор между крылом 1 и фюзеляжем 2 обтекают верхнюю и нижнюю поверхности крыла 1. Благодаря тому, что крыло 1 имеет профиль самолетного крыла, под крылом 1 возникает зона повышенного давления, а над крылом 1 - зона разрежения, в результате чего образовывается направленная вверх подъемная сила, и летательный аппарат набирает высоту. Сплющенное по краю сопло 4 обеспечивает более полный обдув площади крыла 1 по внутреннему периметру его контура. При условии наличия всасывающего коллектора 5 взвихренный воздушный поток, образующийся над верхней поверхностью крыла 1 с внешней стороны, сквозь жалюзи 6 всасывается в коллектор 5 и сквозь крыло 1 снова попадает на турбину двигателя 3, что устраняет срыв потока и увеличивает разрежение над крылом 1, и соответственно, подъемную силу. Одновременно сквозь жалюзи 7 всасывающего коллектора 8 воздушный поток с верха фюзеляжа 2 попадает в силовую установку, увеличивая разрежение над верхней поверхностью фюзеляжа 2 и крыла 1 и обеспечивая двигатели чистым воздухом для бесперебойной работы летательного аппарата.
1. Летательный аппарат вертикального взлета и посадки, содержащий согнутое в контур крыло, внутри которого установлен с зазором фюзеляж, и силовую установку, отличающийся тем, что крыло имеет профиль самолетного крыла, а силовая установка установлена таким образом, что нагнетает воздушный поток преимущественно в плоскости крыла в направлении преимущественно от центра фюзеляжа на крыло.
2. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что на внешней кромке крыла расположены жалюзи всасывающего коллектора, сквозь крыло соединенного с силовой установкой.
3. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что на верхней поверхности фюзеляжа расположены жалюзи всасывающего коллектора, сквозь фюзеляж соединенного с силовой установкой.
4. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что сопло двигателя или сопла двигателей силовой установки по краю сплющены.
5. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что в нижней части крыла установлены с возможностью открываться подкрылки.
6. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что зазор между контуром крыла и фюзеляжем выполнен с возможностью изменяться.
