Подъемно-транспортная система

Изобретение относится к летательным аппаратам, в частности к летательным аппаратам вертикального взлета и посадки. Подъемно-транспортная система включает несущую конструкцию, винтомоторную установку, роторный движитель, выполненный в виде ряда цилиндров с устройством их принудительного вращения, и направляющее поток воздуха устройство, расположенное между винтомоторной установкой и роторным движителем. Роторный движитель предназначен для создания аэродинамической силы на основе эффекта Магнуса. Подъемно-транспортная система снабжена пантографом с подвижной рамой. Направляющее поток воздух устройство выполнено в виде лопаточного аппарата, хвостовая поворотная часть каждой лопатки которого закреплена на подвижной раме пантографа. Технический результат - повышение экономичности. 2 ил.

 

Изобретение относится к летательным аппаратам, в частности к летательным аппаратам вертикального взлета и посадки (ЛАВВП).

Известна винтомоторная система вертолета, создающая подъемную и тяговую силы при помощи несущего винта с переменным шагом, вращающегося в плоскости, расположенной под некоторым изменяемым углом к горизонту (Миль М.Л. и др. Вертолеты, ч.1. М.: Машиностроение, 1966).

Недостатками известного устройства являются его большие габариты, значительная удельная масса, низкая топливная экономичность, малый радиус действия летательного аппарата, небольшие грузоподъемность, скорость и высота полета.

Известны подъемно-транспортные системы самолетов вертикального взлета и посадки (Курочкин Ф.П. Проектирование и конструирование самолетов с вертикальным взлетом и посадкой. М.: Машиностроение, 1977).

По основному признаку - способу создания подъемной силы для вертикального взлета и посадки и силы тяги на режиме маршевого полета разделяют на винтовые, вентиляторные, реактивные и комбинированные.

К основным недостаткам таких решений следует отнести малую грузоподъемность, сложность и низкую надежность устройств поворота вектора тяги, малые радиус действия и величина энергетического качества несущей системы.

Известна подъемно-транспортная система, включающая несущую конструкцию, винтомоторную установку, изменяющее направление потока воздуха устройство и роторный движитель, выполненный в виде ряда цилиндров с устройством их принудительного вращения, причем изменяющее направление потока (направляющее поток) воздуха устройство расположено между винтомоторной установкой и роторным движителем (Патент США №2039676, В 64 С 23/08, 1936).

Недостатками известного устройства являются его значительная удельная масса, низкая топливная экономичность, малый радиус действия летательного аппарата, небольшая грузоподъемность на единицу мощности.

Задачей настоящего изобретения служит повышение экономичности, грузоподъемности и дальности полета при прочих равных условиях.

Технический результат заключается в улучшении удельных характеристик подъемно-транспортной системы и достигается за счет того, что предлагаемая конструкция снабжена пантографом с подвижной рамой, направляющее поток воздуха устройство выполнено в виде лопаточного аппарата, хвостовая поворотная часть каждой лопатки которого закреплена на подвижной раме пантографа.

Указанные отличительные признаки существенны.

Относительно небольшое изменение угла направления набегающего потока воздуха позволяет существенно изменять горизонтальную тягу устройства не только по величине, но и по знаку, практически не изменяя ее вертикальную составляющую.

В горизонтальном полете используется энергия набегающего потока воздуха, а винтомоторное устройство, служащее для его разгона, переводится в режим нулевой тяги. При этом затраты мощности необходимы только для преодоления трения вращающихся цилиндров. Поскольку таковые относительно невелики, то дальность полета ЛАВВП с предлагаемой вихревой подъемно-транспортной системой (ВПТС) на крейсерском режиме становится сопоставимой со среднемагистральными, а в некоторых случаях и с дальнемагистральными самолетами.

Необходимо отметить, что при развороте потока в направляющем устройстве ВПТС на нем возникает усилие, частично парирующее полезное усилие, развиваемое роторным движителем, однако его величина на порядок меньше основного.

На фиг.1 представлена принципиальная схема вихревой подьемно-транспортной системы.

На фиг.2 изображены векторные планы аэродинамических сил на различных режимах работы.

Подъемно-транспортная система состоит из несущей конструкции в виде общей опорной рамы 9, винтомоторной установки 6 с винтом 5, направляющего поток воздуха устройства в виде лопаточного аппарата 4, газоэлектрогенератора 3 и пантографа 8, на подвижной раме которого закреплены хвостовая поворотная часть лопаток направляющего аппарата 4 и ряд цилиндров 1, образующих аэродинамическую решетку. Пантограф совершает плоскопараллельное перемещение под воздействием силового устройства 7, закрепленного на опорной раме. Цилиндры 1 связаны с устройством их принудительного вращения 2, питание которых осуществляется газоэлектрогенератором 3.

Воздушный поток, образуемый винтомоторной установкой 6, отклоняется в направляющем аппарате 4 и обтекает аэродинамическую решетку, образуемую вращающимися цилиндрами 1, под некоторым углом атаки. Возникающие при этом силы Магнуса в проекции на вертикальное и горизонтальное направления создают подъемную и тяговую силы, воздействующие на летательный аппарат. Цилиндры приводятся во вращение силовыми агрегатами 2, питаемыми газом или электроэнергией, вырабатываемыми газоэлектрогенератором 3. Для обеспечения полного обтекания аэродинамической решетки она перемещается вместе с поворотной частью направляющего аппарата при помощи пантографа 8, приводимого в движение силовым устройством 7.

При работе на земле поток воздуха от винта 5 (фиг.1) движется через направляющий аппарат 4 в горизонтальном направлении (α=0) и обтекает вращающиеся цилиндры 1. План сил для этого режима представлен на фиг.2а. Координатная система х, у связана с потоком воздуха, а система n, τ - с летательным аппаратом. В рассматриваемом случае обе системы совпадают и действующая на аэродинамическую решетку сила Р имеет составляющие Ру и Рx, совпадающие с направлениями n и τ. При этом Рх создает отрицательную тягу. Угол отклонения (β=arctgPx/Py=arctg1/k, где k=Cy/cx - аэродинамическое качество аэродинамической решетки, а Су и cх - аэродинамические коэффициенты подъемной силы и сопротивления.

На режимах висения, взлета и посадки план сил имеет вид, представленный на фиг.2б. В этом случае α=β и сила воздействия потока на аэродинамическую решетку направлена вертикально вверх (Р=Pn), а ее проекция на горизонтальное направление Рτ=0.

На крейсерском режиме полета (фиг.2в) сила Р, действующая на летательный аппарат, отклонена вперед от вертикального направления (α>β) и создает тяговое усилие Рτ=Psin(α-β).

Подъемная сила Pn=Pcos(α-β). Поскольку для рассматриваемого типа летательного аппарата скорость горизонтального полета невелика, потребная тяга на этом режиме существенно меньше силы Pn (Рτ≪Pn), т.е. разность углов α и β незначительна и Р=Pn. Таким образом можно предположить, что в крейсерском режиме полета значительной потери несущей силы не произойдет. В случае необходимости такое падение можно компенсировать применением несущего крыла небольшой площади.

Благодаря эффекту Магнуса на режимах висения, вертикального взлета и посадки подъемная сила аэродинамической решетки чрезвычайно высока, что позволяет обеспечить грузоподъемность летательного аппарата, превышающую возможности существующих вертолетов в несколько раз.

Подъемно-транспортная система, включающая несущую конструкцию, винтомоторную установку, роторный движитель, выполненный в виде ряда цилиндров с устройством их принудительного вращения, и направляющее поток воздуха устройство, расположенное между винтомоторной установкой и роторным движителем, отличающаяся тем, что она снабжена пантографом с подвижной рамой, направляющее поток воздух устройство выполнено в виде лопаточного аппарата, хвостовая поворотная часть каждой лопатки которого закреплена на подвижной раме пантографа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к авиационной техники и может быть использовано в лекарственных аппаратах в качестве устройства, создающего подъемную силу. .

Изобретение относится к конструкции вертолетов

Изобретение относится к авиационной технике

Изобретение относится к области транспортной технике, а именно к тяговым устройствам, основанным на использовании эффекта Магнуса

Изобретение относится к области летательных аппаратов и воздушного транспорта. Согласно способу для создания подъемной силы летательного аппарата используют принцип, основанный на вращении динамических несущих элементов вокруг собственной оси и одновременно вокруг центральной оси, перпендикулярной плоскости их вращения. Для создания подъемной силы летательного аппарата в качестве динамических несущих элементов используют диски, из которых формируют отдельные группы, каждая из которых состоит из лежащих в одной плоскости пары дисков, при этом для создания подъемной силы диски, входящие в каждую группу, вращают в противоположных направлениях и с различными скоростями. При этом для управления величиной тяги летательного аппарата угол наклона плоскости вращения дисков к горизонтальной плоскости меняют в пределах 0-45°. Для балансировки динамических нагрузок на центральный приводной вал группы дисков размещают концентрично центральной оси вращения и на равных друг от друга расстояниях. Предложенный способ обеспечивает появление комбинированной тяги для летательного аппарата, обусловленной как аэродинамическими силами, так и гироскопическим эффектом. При этом существенно уменьшается коэффициент трения воздушного потока о плоскость вращающихся дисков, что в определенной степени повышает и КПД силового привода летательного аппарата. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к конструкциям движителей летательных аппаратов. Гибридный несущий винт (14) для летательного аппарата имеет использующий эффект Магнуса несущий винт (30), несущий винт (32) с поперечным направлением потока и направляющее устройство (34). Использующий эффект Магнуса несущий винт посредством первого приводного устройства (20) приводится в движение вокруг оси (38) и имеет замкнутую боковую поверхность (36). Несущий винт с поперечным направлением потока вращательно закреплен вокруг оси вращения и имеет множество (40) проходящих аксиально лопастей (42), которые посредством второго приводного устройства (22) приводятся в движение вокруг оси вращения и которые выполнены неподвижными относительно тангенциального углового положения (54). Использующий эффект Магнуса несущий винт расположен внутри несущего винта с поперечным направлением потока, и ось использующего эффект Магнуса несущего винта проходит в направлении оси вращения. Направляющее устройство имеет корпусной сегмент (56), который в направлении контура частично окружает несущий винт с поперечным направлением потока, при этом корпусной сегмент имеет механизм (58) изменения положения относительно оси использующего эффект Магнуса несущего винта. Достигается снижение веса и повышение экономичности при изготовлении. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к конструкциям БПЛА различного назначения. Способ вращения цилиндров, выполняющих роль крыльев на летательных аппаратах, основан на использовании эффекта Магнуса, создаваемого совместно винтами маршевых двигателей летательного аппарата и встречным набегающим потоком на вращающихся цилиндрах. Набегающий газовый поток воздействует на аэродинамически спрофилированные лопатки сбалансированных лопастных роторов. С помощью возникающих на этих лопатках аэродинамических сил создаются на соосных сбалансированных лопастных роторах вращающие моменты, которые далее посредством осевых муфтовых соединений и повышающих в 3,5-4 раза частоту вращения шестеренчатых редукторов-мультипликаторов передаются на соосные оси сбалансированных вращающихся цилиндров с концевыми шайбами. Соосные оси сбалансированных вращающихся цилиндров монтируются консольно в конических силовых корпусах, а на концах этих соосных осей с помощью фланцевых втулок закрепляются конические круговые шпангоуты, большие основания которых жестко скрепляются с вращающимися цилиндрами. Достигается возможность отказа от вспомогательной силовой установки. 3 ил.

Изобретение относится к летательным аппаратам, в частности к летательным аппаратам вертикального взлета и посадки

Наверх