Летательный аппарат
Полезная модель относится к авиации и может быть использована как летательный аппарат, сочетающий в себе качества вертолета (вертикальный взлет и посадка, возможность зависания), так и самолета (горизонтальный полет за счет подъемной силы, возникающей при обтекании крыльев). Летательный аппарат состоит из корпуса, внутрь которого вентилятором (воздушным винтом с двигателем) закачивается воздух из атмосферы, и крыльев аэродинамической формы, которые обдуваются горизонтальным потоком воздуха из сопел на боковой поверхности корпуса. В плане корпус имеет форму правильного многоугольника, каждая сторона которого определяет горизонтальные размеры сопла. Крылья присоединены к корпусу тягами, оснащенными приводом (гидравлическим, пневматическим или электрическим). Привод перемещает крылья по вертикали и поворачивает вокруг их горизонтальной оси для создания требуемых условий обдува крыла.
Подъемная сила возникает
а) за счет вакуума, возникающего на верхней выпуклой поверхности крыла; обусловленная вакуумом сила в какой-то мере подобна подъемной силе, возникающей благодаря эффекту Коанда.
б) за счет избыточного давления на нижней вогнутой поверхности крыла; эта часть подъемной силы обусловлена отклонением крылом горизонтального потока из сопла вниз.
Подъемная сила от крыла через тяги передается корпусу. Горизонтальный полет обеспечивается силой, возникающей при отличии друг от друга скоростей истечения из противоположных сопел.
Полезная модель относится к авиации. Предложен летательный аппарат, сочетающий свойства вертолета (возможность вертикального взлета и зависания) и самолета (подъемная сила образуется за счет обтекания воздухом крыльев).
Известны несколько типов летательных аппаратов, в которых воздух из атмосферы засасывается вентилятором (т.е. воздушным винтом с двигателем) в корпус, а подъемная сила создается в результате обтекания потоком воздуха из корпуса поверхностей тел, исполняющих роль крыла. Некоторые из таких аппаратов используют эффект Коанда: в этом случае тороидальная поверхность, имеющая выпуклость вверх, обдувается тонким слоем воздуха; при безотрывном обтекании на этой поверхности возникает вакуум, который и обеспечивает подъемную силу (UAV airframes/avionics-www.idairospace.com). Размеры подобных аппаратов ограничены необходимостью иметь тонкий поток на выходе из корпуса для реализации эффекта Коанда, а также необходимостью использования дополнительных средств, обеспечивающих горизонтальный полет. Известен летательный аппарат «Высотолет», описанный в ЗИ РФ. 99113319/28, 08.06.1999, в котором подъемная сила создается за счет обтекания крыла тороидальной формы, установленного внутри рабочей камеры, представляющей собой по существу единую конструкцию с корпусом. Подъемная сила регулируется поджатием потока при ассиметричном обдуве. Недостатками этого аппарата являются невозможность регулирования подъемной силы за счет изменения угла атаки крыла и расположение крыла внутри рабочей камеры, в результате чего воздушный поток, обдувающий крыло, взаимодействует и со стенками рабочей камеры, присоединенной к корпусу, а это уменьшает потенциал воздушного потока при создании суммарной подъемной силы, действующей на корпус.
Наиболее близким техническим решением является «Высотолет», описанный в ЗИ РФ. 2008 142412/11 27.10.2008, в котором подъемная сила также возникает при обдуве крыла воздухом, засасываемым из атмосферы вентилятором. В этом устройстве используется тороидальный крыловой профиль, что исключает регулирование подъемной силы за счет изменения угла атаки. Кроме того, в формуле изобретения предлагается размещение крыла внутри корпуса, что может существенно уменьшить суммарную подъемную силу, действующую на корпус и крыло.
Задача предлагаемой полезной модели - обеспечить летательному аппарату регулируемую подъемную силу, необходимую для вертикального взлета и зависания на фиксированной высоте, а также горизонтальный полет без дополнительных двигателей.
Поставленная задача достигается благодаря выполнению корпуса в форме правильного многоугольника, в боковой поверхности которого устроены сопла с прямоугольным поперечным сечением, при этом горизонтальный размер сопла равен стороне упомянутого многоугольника; сопла снабжены жалюзи, крылья аэродинамической формы расположены вне корпуса, установлены на выходе каждого сопла и соединены с корпусом с помощью тяг, управляемых приводом. Крылья устанавливаются с возможностью независимо друг от друга перемещаться в вертикальном направлении относительно корпуса и поворачиваться вокруг своей горизонтальной оси.
Летательный аппарат представлен на фиг.1 и фиг.2. На фиг.2 показан вид сверху. Летательный аппарат состоит из корпуса 1, имеющего в плане форму правильного многоугольника (на фиг.2 это квадрат, но может быть и треугольник, шестиугольник и т.п.), вентилятора 2, сопел 3 с прямоугольным поперечным сечением; горизонтальный размер сопла равен стороне упомянутого многоугольника, жалюзи 4, крыльев 5, устанавливаемых на выходе каждого сопла с возможностью независимо друг от друга перемещаться в вертикальном направлении относительно корпуса и поворачиваться вокруг своей горизонтальной оси, тяг 6, соединяющих крыло 5 с корпусом 1; кабины управления и грузового отсека 7. Тяги 6 снабжены приводом (на фиг.1 и фиг.2 не показан). Привод может быть гидравлическим, пневматическим или электрическим. Привод обеспечивает вертикальное перемещение крыльев 5 и их поворот вокруг горизонтальной оси.
Вертикальный поток воздуха, засасываемый в корпус 1 вентилятором 2, внутри корпуса 1 изменяет свое направление, на выходе из сопел 3 становится горизонтальным и набегает на переднюю кромку крыла 5.
Подъемная сила крыла 5 создается, с одной стороны вакуумом, возникающим на верхней поверхности крыла 5 при обтекании его воздушным потоком из сопла 3, а с другой стороны, избыточным давлением на нижней поверхности крыла 5 при отклонении им струи воздуха из сопла 3 вниз. Величина подъемной силы зависит от высотного положения крыла 5 относительно корпуса 1 и угла атаки, а также от скорости потока воздуха из сопла 3. Подъемная сила от крыльев 5 передается корпусу 1, к которому они прикреплены тягами 6. Тяги 6 с помощью привода (на фиг.1 и фиг.2 не показан) перемещают крыло 5 в вертикальном направлении и поворачивают крыло вокруг его горизонтальной оси, изменяя угол атаки. Привод может быть выполнен в виде гидропривода, пневмопривода или электропривода.
Жалюзи 4 частично перекрывают выходное сечение сопла 3, изменяя расход воздуха через него, что обеспечивает возможность горизонтального полета и регулирования подъемной силы летательного аппарата. При симметричном расположении сопел 3 и крыльев 5 аппарат перемещается в вертикальном направлении или парит (зависает). Управляющий блок (при беспилотном полете) или кабина экипажа и грузовой отсек 7 расположены ниже корпуса 1, так как центр тяжести аппарата должен быть расположен ниже точки приложения подъемной силы, которая определяется местом прикрепления тяг 6 к корпусу 1. Это обеспечивает устойчивость при полете аппарата.
Аэродинамические расчеты показали, что подъемная сила, создаваемая горизонтальной струей воздушного потока на крыльях 5 соизмерима с вертикальной тягой вентилятора 2.
Летательный аппарат, включающий корпус, вентилятор, засасывающий воздух из атмосферы внутрь корпуса, крылья аэродинамической формы, кабину управления и грузовой отсек, отличающийся тем, что корпус выполнен в форме правильного многоугольника, в боковой поверхности корпуса устроены сопла с прямоугольным поперечным сечением, при этом горизонтальный размер сопла равен стороне упомянутого многоугольника, сопла снабжены жалюзи, крылья расположены вне корпуса, установлены на выходе каждого сопла с возможностью перемещения независимо друг от друга в вертикальном направлении относительно корпуса и поворота вокруг своей горизонтальной оси и соединены с корпусом с помощью тяг, управляемых приводом для перемещения и поворота крыльев.
