Летательный аппарат вертикального взлета и посадки с двумя продольно расположенными аэродинамическими подъемно-тянущими движителями

Изобретение относится к области авиационной техники. Летательный аппарат (ЛА) содержит корпус 10 с пилоном 11. На передней части корпуса 10 и на пилоне 11 в продольной плоскости симметрии корпуса 10 установлены осями движения одинаковые движители 1 и 2 с наклоном вперед от вертикали на угол менее 10°. Аэродинамические поверхности 3 движителей установлены с возможностью вращения в противоположные стороны. За центром масс ЛА установлены симметрично продольной плоскости симметрии корпуса 10 два одинаковых винта 13 и 14 с наклоном вперед так, что линии, проходящие через оси вращения винтов 13 и 14, расположены ниже центра масс ЛА от горизонтали на угол менее 10°. На пилоне 11 размещены вертикально стабилизатор и руль направления. При полете ЛА действуют подъемные силы и горизонтальные тяги обоих движителей 1 и 2. От горизонтальных тяг создается момент на пикирование, а для уравновешивания его ЛА устанавливается под углом атаки к направлению полета, создавая компенсирующий момент от тяг работающих винтов, проходящих ниже центра масс. Технический результат - расширение арсенала технических средств. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области авиационной техники и может быть применено в летательных аппаратах с вертикальным взлетом и посадкой, использующих аэродинамические подъемно-тянущие движители.

Известны вертолеты двухвинтовой продольной схемы, например вертолет ЯК-24, содержащий корпус, в хвостовой части которого размещен пилон, и размещенные на передней части корпуса и пилоне по продольной схеме два несущих винта (Изаксон А.М. "Советское вертолетостроение", Москва, "Маш", 1981, с.253-259).

Однако в известных вертолетах используются несущие винты, имеющие недостаточную эффективность создания подъемной силы, вследствие чего для получения приемлемых величин подъемной силы к ним необходимо подводить значительную мощность, что приводит к снижению дальности полета и высоты подъема вертолета.

В предложенном изобретении использован новый аэродинамический подъемно-тянущий движитель, которым обеспечивается высокая эффективность создания подъемной силы, так и горизонтальной тяги (патент РФ №2227107, В 64 С 39/08, 2004; международная публикация WO 03/086857 от 23.10.2003, МПК В 64 С 11/46, 27/08; международная публикация WO 03/086858 от 23.10.2003, МПК В 64 С 11/46, 27/08).

В уровне техники не обнаружены аналоги - средства того же назначения.

В основу изобретения поставлена задача создания впервые летательного аппарата вертикального взлета и посадки с двумя продольно расположенными аэродинамическими подъемно-тянущими движителями, каждый из которых выполнен с по крайней мере двумя аэродинамическими поверхностями, имеющими возможность движения по окружности, синхронного вращения в противоположную сторону относительно оси вращения параллельной оси движения и колебания каждой аэродинамической поверхности синхронно с вращением относительно двух взаимно перпендикулярных осей, находящихся соответственно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, пересекающихся по оси вращения аэродинамической поверхности, причем одна из плоскостей проходит через ось движения по окружности и ось вращения аэродинамической поверхности.

Задача создания летательного аппарат вертикального взлета и посадки с двумя продольно расположенными аэродинамическими подъемно-тянущими движителями решается тем, что в летательном аппарате вертикального взлета и посадки с двумя продольно расположенными аэродинамическими подъемно-тянущими движителями, каждый из которых выполнен с по крайней мере двумя аэродинамическими поверхностями, имеющими возможность движения по окружности, синхронного вращения в противоположную сторону относительно оси вращения параллельной оси движения и колебания каждой аэродинамической поверхности синхронно с вращением относительно двух взаимно перпендикулярных осей, находящихся соответственно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, пересекающихся по оси вращения аэродинамической поверхности, причем одна из плоскостей проходит через ось движения по окружности и ось вращения аэродинамической поверхности, содержащий корпус, в хвостовой части которого размещен пилон, на передней части корпуса и на пилоне в продольной плоскости симметрии корпуса установлены осями движения одинаковые движители с наклоном вперед от вертикали на угол менее 10°, аэродинамические поверхности движителей установлены с возможностью вращения в противоположные стороны, в хвостовой части корпуса за центром масс летательного аппарата установлены симметрично продольной плоскости симметрии корпуса два одинаковых винта с наклоном вперед так, что линии, проходящие через оси вращения винтов, расположены ниже центра масс летательного аппарата от горизонтали на угол менее 10°.

Выполнение летательного аппарата вертикального взлета и посадки с двумя продольно расположенными аэродинамическими подъемно-тянущими движителями, в котором содержится корпус, в хвостовой части которого размещен пилон, установка на передней части корпуса и на пилоне в продольной плоскости симметрии корпуса осями движения одинаковых движителей с наклоном вперед от вертикали на угол менее 10°, установка аэродинамических поверхностей движителей с возможностью вращения в противоположные стороны, установка в хвостовой части корпуса за центром масс летательного аппарата симметрично продольной плоскости симметрии корпуса двух винтов с наклоном вперед так, что линии, проходящие через оси вращения винтов, расположены ниже центра масс летательного аппарата от горизонтали на угол менее 10°, позволяет располагать два отдельных движителя на летательном аппарате, обеспечивая их совместную работу так, чтобы аэродинамические поверхности движителей не оказывали влияния на работу друг друга.

Установка на передней части корпуса и на пилоне в продольной плоскости симметрии корпуса осями движения одинаковых движителей с наклоном вперед от вертикали на угол менее 10° и установка в хвостовой части корпуса за центром масс летательного аппарата симметрично продольной плоскости симметрии корпуса двух винтов с наклоном вперед так, что линии, проходящие через оси вращения винтов, расположены ниже центра масс летательного аппарата от горизонталь на угол менее 10°, позволяет на режиме горизонтального полета при создании момента на пикирование от горизонтальных тяг, направленных под углом наклона движителей, уравновешивать летательный аппарат установкой с винтами на определенный угол атаки, создающий минимальные потери подъемной силы от движителей.

Установка движителей с наклоном вперед от вертикали на угол в 10° и более и установка двух винтов с наклоном вперед так, что линии, проходящие через оси вращения винтов, расположены ниже центра масс летательного аппарата от горизонтали на угол 10° и более может привести к срыву потока обтекающего воздуха.

В летательном аппарате вертикального взлета и посадки с двумя продольно расположенными аэродинамическими подъемно-тянущими движителями может быть на пилоне хвостовой части корпуса размещен вертикально стабилизатор и руль направления, установленный с возможностью поворота, что позволяет менять направление полета на режиме горизонтального полета без использования затрат энергии винтов.

На фиг.1 изображен общий вид летательного аппарата вертикального взлета и посадки с двумя продольно расположенными аэродинамическими подъемно-тянущими движителями; на фиг.2 - схема создания движений аэродинамическими поверхностями аэродинамического подъемно-тянущего движителя; на фиг.3 - пилон со стабилизатором и рулем направления; на фиг.4 - разрез по А-А на фиг.3; на фиг.5 - схема аэродинамических сил, действующих на летательный аппарат в горизонтальном полете.

Летательный аппарат вертикального взлета и посадки с двумя продольно расположенными аэродинамическими подъемно-тянущими движителями 1 и 2, каждый из которых выполнен с по крайней мере двумя аэродинамическими поверхностями 3, имеющими возможность движения по окружности, например, в направлении, указанном по стрелке 4, синхронного вращения в противоположную сторону по стрелке 5 относительно оси вращения 6 параллельной оси движения 7 и колебания каждой аэродинамической поверхности 3 синхронно с вращением относительно двух взаимно перпендикулярных осей 8 и 9, находящихся соответственно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, пересекающихся по оси вращения 6 аэродинамической поверхности 3, причем одна из плоскостей проходит через ось движения 7 по окружности и ось вращения 6 аэродинамической поверхности 3. Взаимно перпендикулярные плоскости проходят через две взаимно перпендикулярные оси 8 и 9 на фиг.2 перпендикулярно плоскости чертежа.

Летательный аппарат содержит корпус 10, в хвостовой части которого размещен пилон 11, на передней части корпуса 10 и на пилоне 11 в продольной плоскости симметрии корпуса 10 установлены осями движения 7 одинаковые аэродинамические подъемно-тянущие движители 1 и 2 с наклоном вперед от вертикали на угол менее 10°. Аэродинамические поверхности 3 аэродинамических подъемно-тянущих движителей 1 и 2 установлены с возможностью вращения в противоположные стороны.

В хвостовой части корпуса 10 за центром масс 12 летательного аппарата установлены симметрично продольной плоскости симметрии корпуса 10 два одинаковых винта 13 и 14 с наклоном вперед так, что линии, проходящие через оси вращения винтов 13 и 14, расположены ниже центра масс 12 летательного аппарата от горизонтали на угол менее 10°.

На пилоне 11 хвостовой части корпуса 10 могут быть размещены вертикально стабилизатор 15 и руль управления 16, установленный с возможностью поворота.

При горизонтальном полете летательного аппарата каждым из двух аэродинамических подъемно-тянущих движителей 1 и 2 создается общая аэродинамическая сила 17, раскладываемая на подъемную аэродинамическую силу 18 и горизонтальную тягу 19. Летательный аппарат располагается под углом атаки 20 к направлению полета, показанному стрелкой 21. Момент на пикирование 22 относительно оси Z создается от горизонтальных тяг 19, создаваемых всеми аэродинамическими подъемно-тянущими движителями 1 и 2, а компенсирующий момент 23 создается тягами 24 и 25 винтов 13 и 14, проходящих через оси вращения винтов 13 и 14.

Полет летательного аппарата осуществляется следующим образом.

Используются два аэродинамических подъемно-тянущих движителя 1 и 2 с аэродинамическими поверхностями 3. Каждая аэродинамическая поверхность 3 на любом из двух аэродинамических подъемно-тянущих движителей 1 и 2 движется по окружности в направлении, указанном стрелкой 4 относительно оси движения 7, и синхронно вращается в противоположную сторону по стрелке 5 относительно оси вращения 6 параллельной оси движения 7 с угловой скоростью, равной угловой скорости движения по окружности. Вследствие создания поступательного движения аэродинамических поверхностей 3 обеспечивается равномерное распределение аэродинамических сил по аэродинамическим поверхностям 3, приводящее к высокой эффективности создания подъемной силы. Каждая аэродинамическая поверхность 3 совершает колебания синхронно с вращением относительно двух взаимно перпендикулярных осей 8 и 9, находящихся соответственно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, пересекающихся по оси вращения 6 аэродинамических поверхностей 3, причем одна из плоскостей проходит через ось движения 7 по окружности и ось вращения 6, при этом вместе с подъемной силой 18 создается и горизонтальная тяга 19, а распределение аэродинамических сил на аэродинамических поверхностях 3 остается равномерным.

На режимах вертикального полета (подъем, висение, снижение) летательного аппарата действуют подъемные силы 18 и горизонтальные составляющие, образуемые от наклона вперед обоих аэродинамических подъемно-тянущих движителей 1 и 2. Для продольного уравновешивания летательного аппарата подъемная сила 18, создаваемая аэродинамическим подъемно-тянущим движителем 1, превосходит подъемную силу 17, создаваемую аэродинамическим подъемно-тянущим движителем 2.

При вертикальном полете летательного аппарата направление полета может быть изменено созданием каждым из аэродинамических подъемно-тянущих движителей 1 и 2 боковых тяг противоположного направления за счет создания колебаний каждой аэродинамической поверхности 3 относительно двух взаимно перпендикулярных осей 8 и 9, но со сдвигом по фазе.

На режиме горизонтального полета летательного аппарата действуют подъемные силы 18 и горизонтальные тяги 19 обоих аэродинамических подъемно-тянущих движителей 1 и 2, создаваемые при их работе. От горизонтальных тяг 19 создается момент на пикирование 22. Для уравновешивания момента на пикирование 22 летательный аппарат устанавливается под углом атаки 20 к направлению полета 21, создавая компенсирующий момент 23 от тяг 24 и 25 работающих винтов 13 и 14, проходящих ниже центра масс 12 летательного аппарата.

При горизонтальном полете летательного аппарата направление полета может быть изменено за счет создания разности тяг 24 и 25 работающих винтов 13 и 14.

Предложенный летательный аппарат вертикального взлета и посадки с двумя аэродинамическими подъемно-тянущими движителями позволяет осуществлять полет летательного аппарата с высокой энергетической эффективностью.

1. Летательный аппарат вертикального взлета и посадки с двумя продольно расположенными аэродинамическими подъемно-тянущими движителями, каждый из которых выполнен с по крайней мере двумя аэродинамическими поверхностями, имеющими возможность движения по окружности, синхронного вращения в противоположную сторону относительно оси вращения, параллельной оси движения, и колебания каждой аэродинамической поверхности синхронно с вращением относительно двух взаимно перпендикулярных осей, находящихся соответственно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, пересекающихся по оси вращения аэродинамической поверхности, причем одна из плоскостей проходит через ось движения по окружности и ось вращения аэродинамической поверхности, содержащий корпус, в хвостовой части которого размещен пилон, на передней части корпуса и на пилоне в продольной плоскости симметрии корпуса установлены одинаковые движители с наклоном вперед осями движения от вертикали на угол менее 10°, аэродинамические поверхности движителей установлены с возможностью вращения в противоположные стороны, в хвостовой части корпуса за центром масс летательного аппарата установлены симметрично продольной плоскости симметрии корпуса два одинаковых винта с наклоном вперед так, что линии, проходящие через оси вращения винтов, расположены ниже центра масс летательного аппарата от горизонтали на угол менее 10°.

2. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что на пилоне хвостовой части корпуса размещены вертикально стабилизатор и руль направления, установленный с возможностью поворота.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к движителям летательных аппаратов вертикального взлета и посадки и предназначено для использования преимущественно в аварийных ситуациях.

Изобретение относится к авиации, в частности к беспилотным привязным летательным аппаратам (ЛА), предназначенным для инструментальных удаленных измерений земной поверхности и недр с помощью аппаратуры, размещенной на борту.

Вертолёт // 2222474
Изобретение относится к области авиации, в частности к вертолетам, и может быть использовано при их конструировании. .

Движитель // 2018463
Изобретение относится к авиационной технике, а именно к движителям летательных аппаратов. .

Движитель // 2010743
Изобретение относится к авиационной технике, а именно к движителям летательных аппаратов. .

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно к многоразовым космическим носителям с использованием реактивных и винтовых двигателей. .

Изобретение относится к области авиации

Вертолет // 2373113
Изобретение относится к вертолетам поперечной схемы

Изобретение относится к авиационной технике и может использоваться при создании скоростных летательных аппаратов вертикального взлета и посадки типа конвертоплан на базе подъемонесущей схемы вертолетов с продольным и поперечным расположением несущих винтов

Вертолет // 2499737
Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям вертолетов. Вертолет содержит фюзеляж для размещения пассажиров, четыре комплекта несущих лопастей, двигатель, шасси и систему ручного управления. К внешней торцевой части лопастей прикреплены дополнительные вертикально расположенные плоскости таким образом, что при круговом движении несущих лопастей образуется положительный угол атаки дополнительных плоскостей, нагнетающих воздух внутрь области, ометаемой несущими лопастями. Каждая лопасть имеет переменный вдоль своей длины угол атаки - больший в начале и наименьший на конце, а также переменную ширину - большую в начале и наименьшую на конце. Силовая установка вертолета выполняется по схеме двигатель - генератор, а каждый из несущих винтов приводится во вращение своим электродвигателем. Все винты расположены в одной плоскости симметрично относительно фюзеляжа вертолета и крепятся к фюзеляжу посредством консолей. Повышается эффективность работы несущих лопастей вертолета, позволяющая уменьшить их длину и увеличить тягу несущей системы. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям вертолетов. Многовинтовой вертолет содержит фюзеляж, фермы, шасси, силовую установку, трансмиссию, несущие винты, рулевое управление. Крутящий момент от двигателя к четырем несущим винтам передается через три дифференциала. Выходные валы центрального дифференциала являются входными валами боковых дифференциалов, которые передают крутящий момент через конические передачи валам несущих винтов. Несущий винт многовинтового вертолета содержит втулку с установленными на ней лопастями. Втулка выполнена в виде двух кулачковых полумуфт, входящих в зацепление друг с другом. Одна из полумуфт содержит диск и имеет глухое соединение с валом несущих винтов, а другая - свободное и имеет пробег по окружности на угол, равный максимальному полетному шагу несущего винта и шагу авторотации вместе взятых. Лопасти несущего винта установлены шарнирно на свободно установленной на валу втулке и соединены тягами с диском втулки с глухим соединением с валом несущих винтов, на которой установлен винт управления тангажем и креном. Упрощается управление и повышается устойчивость вертолета. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Квадролет // 2547950
Изобретение относится к авиационной технике, в частности к винтокрылым летательным аппаратам с двумя и более винтами. Квадролет содержит корпус с установленным в нем стационарным полезным оборудованием, четыре средства тяги с несущими винтами, каждое из которых расположено на раме, установленной на соответствующей выносной балке корпуса. Средства тяги установлены с возможностью как совместного, так и раздельного друг от друга поворота в рамах на угол не менее 180°, а рамы с возможностью как совместного, так и раздельного поворота вокруг оси балок на угол 360°, при этом винты установлены с возможностью как совместного, так и раздельного друг от друга изменения силы и направления тяги. Достигается возможность изменения пространственной ориентации корпуса квадролета независимо от траектории и режима движения, повышение экономичности при горизонтальном полете. 2 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям многовинтовых летательных аппаратов. Мультикоптер с линейным расположением винтомоторных групп содержит платформу винтомоторных групп из продольных силовых балок - лонжеронов, расположенных вдоль полета. К лонжеронам крепятся поперечные силовые балки, на оконечностях которых устанавливаются электромоторы с несущими воздушными винтами, по одному на оконечностях каждой поперечной балки. Снизу к платформе винтомоторных групп прикрепляется грузопассажирская кабина с пакетами аккумуляторов. Количество винтомоторных установок должно обеспечивать необходимую грузоподъемность, но не менее 9 пар (18 винтомоторных групп) для надежности аварийной посадки при отказе до 4-х электродвигателей одновременно. Достигается возможность создания мультикоптеров различной грузоподъемности и разного назначения и повышается безопасность полета. 2 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям вертолетов. Двухвинтовой легкий вертолет содержит фюзеляж с хвостовой балкой, несущие винты, стабилизаторную систему путевого управления. Несущие винты расположены в одной плоскости и связаны между собой кинематически. При этом коэффициент заполнения несущих винтов составляет 25÷30%. Лопасти несущих винтов выполнены с малым удлинением, составляющим величину от 5 до 7 единиц. Стабилизаторы путевого управления расположены за центром масс вертолета по бокам фюзеляжа в периферийной зоне вращения переднего несущего винта. Достигается увеличение весовой отдачи при снижении потребной мощности силовой установки и существенном снижении потребления топлива. 4 ил.

Вертолет // 2589528
Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям вертолетов. Вертолет содержит корпус, несущие воздушные винты в передней и задней частях корпуса. Первый винт выполнен с обеспечением возможности продольного перемещения и поперечного наклона его оси относительно корпуса, а второй винт выполнен с обеспечением возможности поперечного перемещения. Перемещение и наклон винтов происходит вместе с двигателями и редукторами. Винты имеют фиксированный шаг. Винты могут быть выполнены соосными противоположно вращающимися. Достигается возможность создания легкого вертолета, обеспечивающего максимальное снижение эксплуатационных расходов. 2 н.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх