Летательный аппарат многофункционального назначения

 

Изобретение относится к авиации. Летательный аппарат (ЛА) содержит фюзеляж, силовую установку, по крайней мере две несущие поверхности, рулевые аэродинамические поверхности. Силовая установка расположена в задней части ЛА. Несущие поверхности соединены с аэродинамическими стабилизирующими поверхностями, образуя короб. Рулевые аэродинамические поверхности расположены в носовой части ЛА. С фюзеляжем связан элемент для крепления несущих поверхностей. Имеются две тросовые системы, одна из которых предназначена для связи вершины элемента крепления несущих поверхностей, фюзеляжа и несущих поверхностей, а другая система - для связи передней части фюзеляжа и нервюр нижней несущей поверхности. Предложенный ЛА может быть использован для разнообразных целей, например в качестве неподвижной или транспортируемой системы дальней связи, наблюдения, воздушного противосамолетного заграждения и т. п. Предложенная схема ЛА обеспечит высокое аэродинамическое качество, малую нагрузку на крыло. 11 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к классу летательных аппаратов, сочетающих свойства планера, мотопланера, воздушного змея и парашюта-крыла.

Известен летательный аппарат, содержащий фюзеляж, установленную на нем винтомоторную установку, ось которой параллельна продольной оси фюзеляжа, связанный с фюзеляжем и наклоненный к его носовой части блок крепления несущих крыльев, связанные с ним несущие крылья, привязную систему и аэродинамические поверхности стабилизации и управления (История конструкций самолетов в СССР до 1938 года, т.1, стр.33-34, 4-ое издание, 1994 г., М., Машиностроение).

Недостатком известного летательного аппарата является узкий диапазон его функциональных возможностей.

Наиболее близким к предлагаемому летательному аппарату является легкий многоцелевой самолет по патенту RU N 2001842, кл. В 64 С 39/08 от 30.10.93, содержащий фюзеляж, установленную в его задней части силовую установку, по крайней мере две несущие поверхности, соединенные с аэродинамическими стабилизирующими поверхностями, образуя короб, а также рулевые аэродинамические поверхности, расположенные в носовой части.

Недостатками известного летательного аппарата являются ограничения по высотам и скоростям полета, относительно малые значения аэродинамического качества, высокая удельная нагрузка на крылья, не позволяющие использовать его на малых, соизмеримых со скоростью ветра скоростях, что, в конечном итоге, приводит к недостаточно широкому спектру возможного применения аппарата.

Техническим результатом от использования изобретения является расширение диапазона функциональных возможностей за счет выбора схемного решения летательного аппарата с оптимальными значениями конструктивных параметров, обеспечивающих высокие значения аэродинамического качества, малую удельную нагрузку на крыло (7,5-15 кг/м²) и отношение аэродинамического качества к удельной нагрузке на крыло в диапазоне значений 2,0-5,0.

Указанный результат достигается тем, что летательный аппарат многофункционального назначения, содержащий фюзеляж, установленную в его задней части силовую установку, по крайней мере две несущие поверхности, соединенные с аэродинамическими стабилизирующими поверхностями, образуя короб, а также рулевые аэродинамические поверхности, расположенные в носовой части, снабжен элементом для крепления несущих поверхностей, связанным с фюзеляжем, а также двумя тросовыми системами, одна из которых предназначена для связи вершины элемента крепления несущих поверхностей, фюзеляжа и несущих поверхностей, а другая система - для связи передней части фюзеляжа и нервюр нижней несущей поверхности, при этом силовая установка может быть выполнена винтомоторной или ветроэнергетической и установлена вдоль продольной оси фюзеляжа, лопасти которой выполнены с переменным шагом. Элемент для крепления несущих поверхностей может быть выполнен в виде установленной над фюзеляжем V-образной штанги, одна ветвь которой жестко связана с фюзеляжем, а другая связана с несущими поверхностями, или в виде кольцевой рамы, отклоненной от вертикали в направлении носовой части фюзеляжа. Профильобразующая система несущих крыльев может иметь жесткое исполнение или быть надувной с регулируемым наддувом или адаптируемой к режиму полета. Тросовые системы снабжены узлом регулирования натяжения, установленным в носовой части фюзеляжа. Летательный аппарат может быть снабжен привязной системой, выполненной развертываемой и связанной с буксиром или стационарным элементом, и емкостью для жидкости и системой заправки и слива. Аппарат также приспособлен для старта с наклонной эстакады, имеющей перемещающуюся каретку.

На фиг. 1 представлена схема летательного аппарата многофункционального назначения для варианта исполнения элемента для крепления несущих поверхностей в виде V-образной штанги; на фиг. 2 представлена схема летательного аппарата многофункционального назначения для варианта исполнения элемента крепления несущих крыльев в виде кольцевой рамы; на фиг. 3 представлены варианты функционирования летательного аппарата многофункционального назначения, связанного с буксиром.

Летательный аппарат многофункционального назначения содержит фюзеляж 1, установленную в его задней части силовую установку 2, две несущие поверхности (крылья) 3, соединенные с аэродинамическими стабилизирующими поверхностями 4, образуя короб, рулевые аэродинамические поверхности 5, расположенные в носовой части, образуя схему "утка", связанный с фюзеляжем 1 элемент 6 для крепления крыльев 3, который выполнен в виде установленной над фюзеляжем V-образной штанги, одна ветвь 7 которой жестко связана с фюзеляжем 1, а другая ветвь 8 связана с крыльями 3. Элемент 6 для крепления крыльев может быть выполнен в виде кольцевой рамы 9, отклоненной от вертикали в направлении носовой части фюзеляжа. Летательный аппарат также содержит тросовую систему 10, связывающую вершину 11 элемента 6 для крепления несущих крыльев 3, фюзеляж 1 и несущие крылья 3. Тросовая система 12 связывает переднюю часть фюзеляжа 1 и нервюры 13 нижнего несущего крыла. Профильобразующая система несущих крыльев 3 выполняется жесткой, надувной с регулируемым наддувом или адаптируемой к режиму полета. Также летательный аппарат содержит установленный в носовой части фюзеляжа узел 14 регулирования натяжения тросовых систем 10 и 12, привязную систему 15, выполняемую развертываемой и связанной с буксиром 16 или стационарным элементом (не показан), установленные в зоне расположения центра масс фюзеляжа емкость 17 и систему 18 заправки и слива. Силовая установка 2 может быть выполнена винтомоторной или ветроэнергетической, а лопасти ее имеют переменный шаг. Для старта летательного аппарата может быть использована наклонная эстакада 19 с перемещающейся кареткой 20.

Летательный аппарат многофункционального назначения функционирует следующим образом.

Летательный аппарат может выполнять свои функции как в автономном полете, так и в сочетании с привязной системой 15, фиксирующей аппарат относительно Земли или транспортного средства (подвижного буксира) в набегающем потоке воздуха, позволяя поддерживать постоянные углы его ориентации в заданном диапазоне ветровых нагрузок. Привязная система 15 может нести один или несколько парящих аппаратов, дополняться новыми аппаратами, вводящимися в общую схему собственными аэродинамическими возможностями и фиксируемыми с помощью скользящего по тросу узла. Перемещение аппарата относительно Земли или ветрового потока при подъеме или парении достигается за счет соединения его посредством развертываемой привязной системы 15 с наземным или водным буксиром 16, который может перемещаться по заданным траекториям - фиг.3. Это позволяет обеспечить линейный или спиральный разгон летательного аппарата с подъемом, маршевый полет и (или) после расцепки - свободное планирование с завершающей самолетной посадкой. Обладая высоким аэродинамическим качеством до (30,0-40,0), парящий аппарат в привязном варианте использования устанавливается относительно точки фиксации под углом балансировки аэродинамических и массовых сил, приложенных к аппарату и привязной системе 15. В варианте с пропеллерами и мотором - генератором, работающим в режиме ветроэнергетической установки, летательный аппарат совмещает функции транспортного средства с энергоисточником. Также летательный аппарат может быть использован в режиме мотопланера - свободно парящего аппарата с малой двигательной установкой, работающей периодически на этапах взлета, подъема, полета в заданном направлении и против ветрового потока, а также при посадке. В этом случае летательный аппарат приобретает свойства, отличные от классических планеров и самолетов, а именно - предельно малую, стремящуюся к нулевой скорость относительно Земли, определяющие траектории взлета и посадки. В надувных панелях профильобразующей системы поддерживается постоянное избыточное давление (порядка 0,005-0,01 атм), регулируемое клапанами при подъеме и нагнетаемое компрессорами системы наддува при спуске. Величина натяжения тросовых систем 10, 12 устанавливается посредством размещенного в головной части фюзеляжа 1 узла 14 регулирования натяжения. При управлении режимами полета и выполнении задач пожаротушения и транспортирования заправка в емкости 17 и слив жидкости из нее обеспечивается системой 18 заправки и слива. В общем случае крылья 3 летательного аппарата могут быть выполнены по полипланной схеме. Для взлета летательного аппарата может быть использована стартовая разгонная система, выполненная в виде наклонной эстакады 19 с перемещающейся по ней кареткой 20.

Высокое аэродинамическое качество, малая удельная нагрузка на крыло (7,5- 15,0 кг/м²), отношение аэродинамического качества к удельной нагрузке на крыло в диапазоне 2,0-5,0, возможность движения аппарата со скоростями порядка 10-40 (м/с) в диапазоне высот 0-13000 (м) позволяет использовать этот класс летательных аэродинамических аппаратов в качестве элемента неподвижной или транспортируемой системы дальней связи, наблюдения или обнаружения, воздушного противосамолетного заграждения, наземного или надводного транспортного средства для транспортировки негабаритных грузов в не проходимых другими средствами условиях, стационарной ветроэнергоустановки, вводимой в зону высоких ветровых нагрузок, средства прицельного десантирования грузов, спортивного сооружения для отработки воздушного пилотирования, средства пожаротушения и создания высотных оптических эффектов, рекламы и вида аттракциона.

Формула изобретения

1. Летательный аппарат многофункционального назначения, содержащий фюзеляж, установленную в его задней части силовую установку, по крайней мере две несущие поверхности, соединенные с аэродинамическими стабилизирующими поверхностями, образуя короб, а также рулевые аэродинамические поверхности, расположенные в носовой части, отличающийся тем, что он снабжен элементом для крепления несущих поверхностей, связанным с фюзеляжем, а также двумя тросовыми системами, одна из которых предназначена для связи вершины элемента крепления несущих поверхностей, фюзеляжа и несущих поверхностей, а другая система - для связи передней части фюзеляжа и нервюр нижней несущей поверхности.

2. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что силовая установка выполнена винтомоторной и установлена вдоль продольной оси фюзеляжа.

3. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что силовая установка выполнена ветроэнергетической и установлена вдоль продольной оси фюзеляжа.

4. Летательный аппарат по п.2 или 3, отличающийся тем, что лопасти силовой установки выполнены с переменным шагом.

5. Летательный аппарат по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что элемент для крепления несущих поверхностей выполнен в виде установленной над фюзеляжем V-образной штанги, одна ветвь которой жестко связана с фюзеляжем, а другая связана с несущими поверхностями.

6. Летательный аппарат по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что элемент для крепления несущих поверхностей выполнен в виде кольцевой рамы, отклоненной от вертикали в направлении носовой части фюзеляжа.

7. Летательный аппарат по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что профильобразующая система несущих поверхностей выполнена жесткой.

8. Летательный аппарат по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что профильобразующая система несущих поверхностей выполнена надувной с регулируемым наддувом.

9. Летательный аппарат по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что профильобразующая система несущих поверхностей выполнена адаптируемой к режиму полета.

10. Летательный аппарат по любому из пп.1 - 9, отличающийся тем, что тросовые системы снабжены узлом регулирования натяжения, установленным в передней части фюзеляжа.

11. Летательный аппарат по любому из пп.1 - 10, отличающийся тем, что он снабжен привязной системой, выполненной развертываемой и связанной с буксиром или стационарным элементом.

12. Летательный аппарат по любому из пп.1 - 11, отличающийся тем, что он снабжен емкостью для жидкости и системой заправки и слива.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3