Способ создания аэродинамической подъемной силы летательного аппарата и устройство для его реализации

Изобретение относится к области авиации, а именно к самолето- и вертолетостроению. Способ создания аэродинамической силы заключается в создании подъемной силы двумя вращающимися дисками с приводом от электромагнитных катушек, расположенных по периметру дисков. Устройство для создания аэродинамической подъемной силы состоит из двух вращающихся дисков с лопастями, закрепленных на одной оси с возможностью вращения относительно друг друга. По периметру дисков расположены электромагнитные катушки. Катушки одного диска соединены с источником тока с чередованием магнитных полюсов, образуя статор электродвигателя, а электромагнитные катушки другого диска соединены с источником тока через коллектор с возможностью смены магнитных полюсов при вращении диска, образуя ротор электродвигателя. Технический результат - создание экологически чистого летательного аппарата с большими ресурсом, надежностью, грузоподъемностью и с вертикальным взлетом. 2 н. п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к авиации, а именно к самолето- и вертолетостроению, и может быть использовано для создания летательного аппарата большой подъемной силы: вертолета-крана, а также создания небольших летательных аппаратов: разведчиков или детских игрушек, создания экологически чистого аппарата будущего, а также аппарата, обладающего высоким ресурсом и надежностью.

Известен способ для создания подъемной силы, реализованный в конструкции устройства для создания подъемной силы, патент GB №2270510, ИСМ 1/96, В 64 С 19/00, (Изобретение стран мира Вып. 033 №01/96), заключающийся в создании подъемной силы прогоном воздуха через кольцевой канал в дисковом крыле при помощи вентилятора, приводимого в движение электродвигателем.

Недостатками данного способа являются: маленькая сметаемая вентилятором площадь вследствие расположения винтов внутри диска, маленький КПД винтов вследствие их малых размеров и больших оборотов, потери мощности на компенсацию крутящего момента.

Известна конструкция устройства для создания подъемной силы по вышеупомянутому патенту GB №2270510, ИСМ 1/96, В 64 С 19/00, представляющая собой беспилотный летательный аппарат с электроприводом от батарей. Электродвигатель вращает вентилятор, который прогоняет воздух через кольцевой входной канал и кольцевой выходной канал. При этом создается подъемная сила. Сервоуправляемые лопатки выходного канала обеспечивают парирование крутящего момента. Управление летательным аппаратом осуществляется посредством изменения положения центра тяжести перемещением грузов.

Недостатком данной конструкции являются: необходимость установки редуктора для привода вентилятора, для управления при помощи изменения центра тяжести необходимы дополнительные грузы и свободное место внутри аппарата, что уменьшает полезную подъемную массу.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу создания аэродинамической подъемной силы является способ создания аэродинамической подъемной силы, реализованный в конструкции патента "крыло самолета Павловых" RU № 2101215 от 10.01.98, 6 В 64 С 27/18, 27/22, заключающийся в создании подъемной силы при помощи лопастей, выдвигающихся из вращающегося диска, вращение диска осуществляется при помощи сжатого воздуха, истекающего из сопел, расположенных по периметру диска.

Недостатками данного способа являются: потери мощности на компенсацию реактивного момента (момента в подшипниках), что приводит к уменьшению полезной нагрузки, воздействие высоких температур и давлений на полости диска, приводящие к уменьшению ресурса конструкции и уменьшению надежности аппарата в целом, высокий уровень шума при истечении воздуха из сопел, что делает аппарат не экологичным и уменьшает зону его возможного применения.

Известна конструкция создания аэродинамической подъемной силы по вышеупомянутому патенту "крыло самолета Павловых" RU № 2101215 от 10.01.98, 6 В 64 С 27/18, 27/22, представляющая собой круглое крыло в виде тонкостенной оболочки с лопастями, по ее периметру выполнены сопла для истечения сжатого воздуха, создающего вращательное движение крыла. Во внутренней полости крыла расположены лопасти, связанные тросами с барабаном, установленным на неподвижной оси крыла. Лопасти имеют возможность выдвигаться из полости крыла центробежными силами при его вращении, образуя несущий винт, и убираться сворачиванием тросов на барабан при его торможении.

Недостатками данной конструкции являются: необходимость в установки газотурбинных двигателей, что делает невозможным создание аппаратов малого размера, необходимость в дополнительных рулях направления, что также увеличивает массу аппарата и усложняет систему управления, уменьшая тем самым ее надежность, потери мощности при сжатии (нагнетании) воздуха, потери на трение при движении воздуха по каналам крыла, уменьшая КПД двигателей, что приводит к уменьшению полезной нагрузки.

Решаемой задачей предлагаемого способа и устройства является создание экологически чистого летательного аппарата с большим ресурсом, большой надежностью, большой грузоподъемностью и с вертикальным взлетом.

В способе для создания аэродинамической подъемной силы, заключающемся в создании подъемной силы с помощью вращающегося диска с лопастями, аэродинамическую подъемную силу создают двумя вращающимися дисками, которые вращают относительно друг друга приводом от электромагнитных катушек, расположенных по периметру дисков.

В устройстве для создания аэродинамической подъемной силы, состоящем из вращающегося диска с лопастями, введены два диска, закрепленных на одной оси с возможностью вращения относительно друг друга, и электромагнитные катушки, расположенные по периметру дисков, причем электромагнитные катушки одного диска соединены с источником тока с чередованием магнитных полюсов, образуя статор электродвигателя, а электромагнитные катушки второго диска соединены с источником тока через коллектор с возможностью смены магнитных полюсов при вращении диска, образуя ротор электродвигателя.

Для пояснения технической сущности предлагаемого изобретения рассмотрим фиг.1 - вид сверху на устройство создания аэродинамической подъемной силы, фиг.2 - сечение дисков по диаметру, фиг.3 - взаимодействие электромагнитных катушек, где:

1 - верхний диск,

2 - электромагнитные катушки ротора,

3 - аэродинамический обтекатель дисков,

4 - лопасти верхнего диска,

5 - нижний диск,

6 - электромагнитные катушки статора,

7 - лопасти нижнего диска,

8 - ось дисков,

9 - коллектор,

10 - источник тока.

Устройство работает следующим образом.

Электромагнитные катушки 2, 2', 2'', 2''', 2'''' на фиг.3 одного из дисков 1 подключены к источнику тока 10 так, что их магнитные полюса чередуются, образуя статор электродвигателя, электромагнитные катушки 6, 6', 6'' второго диска 5 подключены к источнику тока 10 через коллектор 9 так, что меняют свои полюса при вращении диска, образуя ротор электродвигателя, где показано взаимодействие магнитных полюсов катушек: катушка 6'' отталкивается от катушки 2'''' и притягивается к катушке 2''', катушка 6' отталкивается от катушки 2''' и притягивается к катушки 2'', катушка 6 при вращении диска меняет направление полюсов с минуса на плюс, после поворота диска на некоторый угол катушка через коллектор 9 подключится к источнику тока 10 так, что будет притягиваться к катушке 2 и отталкиваться от катушки 6'. Крутящий момент, складывающийся из магнитных сил взаимодействия всех катушек, расположенных на некотором радиусе R от оси дисков фиг.2, приводит в движение диски 1, 5 с закрепленными на них аэродинамическими лопастями 4, 7. Аэродинамические лопасти 4, 7, вращаясь в воздухе, создают подъемную силу.

Преимущество данного способа заключается в том, что катушки, расположенные на большом радиусе, создают большой крутящий момент, что избавляет от необходимости использовать редуктор, что в свою очередь облегчает конструкцию и увеличивает грузоподъемность. Использование двух дисков позволяет избежать появления реактивного момента. Высокая надежность и устойчивость в работе электропривода позволяет повысить надежность и ресурс летательного аппарата. Применение электропривода позволяет создать экологически чистый летательный аппарат будущего.

Преимущество данной конструкции заключается в том, что применение двух дисков компенсирует реактивный и гироскопический момент, высокий коэффициент полезного действия электропривода, нет потери мощности при сжатии и нагнетании воздуха внутрь диска, нет воздействия высоких температур на конструкцию дисков. Аппарат, используемый как кран или стендовая модель, может работать от источников тока, находящихся на земле. В режиме авторотации аппарат может накапливать электроэнергию.

1. Способ создания аэродинамической подъемной силы, заключающийся в создании подъемной силы при помощи вращающегося диска с лопастями, отличающийся тем, что аэродинамическую силу создают двумя вращающимися дисками, которые вращаются относительно друг друга приводом от электромагнитных катушек, расположенных по периметру дисков.

2. Устройство для создания аэродинамической подъемной силы, состоящее из вращающегося диска с лопастями, отличающееся тем, что оно снабжено двумя дисками, закрепленными на одной оси с возможностью вращения, и электромагнитными катушками, расположенными по периметру дисков, причем электромагнитные катушки одного диска соединены с источником тока с чередованием магнитных полюсов, образуя статор электродвигателя, а электромагнитные катушки второго диска соединены с источником тока через коллектор с возможностью смены магнитных полюсов при вращении диска, образуя ротор электродвигателя.