Универсальный летательный аппарат
Изобретение относится к авиационной технике. Универсальный летательный аппарат содержит две кабины пилотов, систему управления, топливные баки, несущий корпус дискообразной формы. Корпус образован тором, при этом центральная полость внутри тора закрыта куполом и днищем и в ней расположен отсек для пассажиров и груза. Универсальный летательный аппарат также содержит шасси, внешнюю и внутреннюю трубы, при этом на внешней трубе закреплено кольцевое крыло, разделенное на сегменты с возможностью их перемещения и изменения профиля крыла. По периметру корпуса аппарата равномерно расположены четыре кольца, на каждом из которых расположена платформа. На платформах установлены четыре двигателя с изменяемым вектором тяги или восемь прямоточных двигателей с возможностью перемещения по кольцу вверх или вниз и разворота вокруг своей оси, а на двигателях закреплены рулевые плоскости-крылья. Изобретение направлено на увеличение подъемной тяги и улучшение аэродинамических свойств летательного аппарата. 11 з.п. ф-лы, 9 ил.
Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано для перевозки грузов, техники и пассажиров на большие и средние расстояния.
Известен многоразовый транспортный воздушно-космический аппарат, содержащий корпус-крыло, выполненный в виде круглого диска, основную и вспомогательную силовые установки, аэродинамические поверхности стабилизации и управления, систему управления, бортовую энергетическую установку, отсек полезной нагрузки, кабину экипажа и шасси (см. а.с. СССР №862543, кл. B64G 1/44, опубликовано 23.06.1992).
Недостатки известного аппарата заключаются в том, что: применение несущих топливных баков для основной двигательной установки увеличивает вес аппарата и, как следствие, приводит к снижению веса полезного груза, выводимого на орбиту; наличие большого количества топливных баков для основной двигательной установки не только увеличивает массу аппарата, но и существенно усложняет его эксплуатацию; конструктивно-компоновочная схема с одним прямым центральным килем приводит к существенным трудностям обеспечения прямого приемлемого запаса статической неустойчивости в активной системе управления аппаратом на дозвуковой скорости полета с выключенной основной двигательной установкой.
Известен многоразовый транспортный воздушно-космический летательный аппарат, содержащий корпус-крыло, выполненный в виде круглого диска, основную и вспомогательную силовые установки, аэродинамические поверхности стабилизации и управления - кили с рулями и элевоны, систему управления, бортовую энергетическую установку, отсек полезной нагрузки, кабину экипажа и шасси (см. а.с. СССР №987604, кл. В64С 1/00, опубликовано 23.06.1992).
Недостатками данного летательного аппарат являются: невозможность перевозки крупногабаритного груза; выбранная схема при минимальной ошибке приведет к рикошету аппарата от плотных слоев атмосферы; узкая специализация аппарата не позволяет добиться дешевизны производства и его массового изготовления.
Наиболее близким аналогом является многофункциональный высокоманевренный летательный аппарат вертикального взлета и посадки, содержащий корпус дискообразной формы, грузовые отсеки, силовую установку, переднюю кабину экипажа, систему управления и органы приземления, заднюю кабину экипажа (см. описание изобретения №2127693, кл. В64С 29/00, опубликовано 20.03.1999).
Техническим результатом предложенного изобретения является увеличение подъемной тяги при переходе на горизонтальный полет, улучшение маневренности и управляемости, увеличение возможности резкой смены курса полета, а также аэродинамических свойств летательного аппарата.
Технический результат изобретения достигается за счет выполнения универсального летательного аппарата, содержащего две кабины пилотов, систему управления, топливные баки, несущий корпус дискообразной формы, образованный тором, при этом центральная полость внутри тора закрыта куполом и днищем и в ней расположен отсек для пассажиров и груза, при этом согласно изобретению аппарат содержит шасси, внешнюю и внутреннюю трубы, при этом на внешней трубе закреплено кольцевое крыло, разделенное на сегменты с возможностью их перемещения и изменения профиля крыла, под куполом установлены флюгеры, направляющие встречный поток воздуха от воздухозаборников к винтам вентилятора, по периметру корпуса равномерно расположены четыре поворотных кольца, на каждом из которых расположена платформа, на платформах установлены четыре двигателя с изменяемым вектором тяги или восемь прямоточных двигателей с возможностью перемещения по кольцу вверх или вниз и разворота вокруг своей оси, а на двигателях закреплены рулевые плоскости-крылья.
Кроме того, в корпусе может быть размещена капсула, образуя «матрешку».
Кроме того, отсек для пассажиров и груза может быть выполнен двухпалубным и размещен в капсуле, которая установлена, преимущественно, на шарнирных опорах-амортизаторах для удержания ее в горизонтальном положении.
Кроме того, для обеспечения транспортировки крупногабаритных грузов капсула может быть установлена с возможностью съема.
Кроме того, корпус может быть выполнен с отверстиями для подачи через них части воздушного потока и части выхлопных газов для создания газовой оболочки вокруг аппарата, уменьшения трения встречного потока о поверхность корпуса и исключения обледенения обшивки.
Кроме того, рулевые плоскости-крылья также могут быть выполнены с отверстиями в обшивке.
Кроме того, кольцевое крыло может быть выполнено с возможностью установки в крайнее нижнее положение и создания под днищем воздушной подушки при нагнетании под него отработанных газов.
Кроме того, вентилятор состоит, преимущественно, из двух независимых частей - верхнего и нижнего винта, каждый из которых состоит из рабочего колеса для создания вертикальной тяги, при этом часть рабочего колеса может быть выполнена с возможностью ускорения встречного горизонтального потока и передняя его часть - с возможностью раскручивать рабочее колесо за счет встречного потока по принципу «автожир».
Кроме того, в одном из рабочих колес вентилятора может быть расположено гиростабилизирующее устройство.
Кроме того, отсек для пассажиров и груза имеет, преимущественно, четыре выхода для эвакуации при пожаре и может быть разделен двумя жесткими перегородками для жесткости.
Кроме того, купол и днище могут быть выполнены с возможностью открытия сегментов для быстрой выгрузки грузов и эвакуации людей.
Кроме того, днище имеет, преимущественно, два люка для забора воды.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид летательного аппарата с местным разрезом; на фиг.2 - летательный аппарат (вид сбоку); на фиг.3 - то же (вид сверху); на фиг.4 - то же с расположением двигателей при вертикальном взлете; на фиг.5 - то же с расположением двигателей при горизонтальном взлете; на фиг.6(а-в) - платформа с рулевой плоскостью-крылом; на фиг.7 - флюгеры.
Универсальный летательный аппарат содержит внешний контур 1, включающий несущий корпус, выполненный в виде круглого диска, образованный тором, центральная полость которого внутри тора закрыта куполом 2 и днищем 3, в которой, в свою очередь, расположен двухпалубный отсек для пассажиров, разделенный двумя жесткими перегородками для жесткости, снабженный креслами пассажиров 4 и четырьмя выходами 5 (фиг.3), служащими для эвакуации, размещенный в капсуле 6, образуя таким образом «матрешку», установленной на шарнирных опорах-амортизаторах (не показаны) для удержания ее в горизонтальном положении с возможностью съема ее в случаях перевозки крупногабаритного груза, образуя, таким образом, полость для размещения данного груза. Между куполом 2 и капсулой 6 образовано пространство, в котором установлены заслонки со смещенным центром относительно оси вращения - флюгеры 7 (фиг.7), направляющие встречный поток воздуха, поступающий из люков воздухозаборников 8, выполненных в корпусе летательного аппарата. Поступающий при открытых люках воздухозаборников 8 встречный воздушный поток, проходя через флюгеры 7, подается к расположенным внутри внешнего контура 1 рабочим колесам нижнего и верхнего винтов 9 и 10 соответственно, образуя, таким образом, воздушную подушку, созданную нагнетанием давления за счет отработанных газов при запуске двигателей 11 с изменяющимся вектором тяги, расположенных по периметру корпуса и направленного флюгерами 7 потока воздуха, поддерживающую рабочие колеса винтов 9 и 10 на весу. Нижний 9 и верхний 10 винты, каждый из которых состоит из рабочего колеса, образуют две независимые части вентилятора, при этом часть рабочего колеса выполнена с возможностью ускорения встречного горизонтального потока и передняя его часть - с возможностью раскручивать рабочее колесо за счет встречного потока по принципу «автожир». Излишний поток воздуха подается в обшивку корпуса летательного аппарата через клапаны, а затем через отверстия, выполненные в корпусе, подается наружу, создавая вокруг корпуса газовую оболочку из отработанного газа от двигателей 11 и избыточного количества воздуха, уменьшая, таким образом, трение встречного потока о поверхность корпуса, вызывающего сопротивление, устраняя возможность образования турбулентности и исключая обледенение обшивки. Аппарат содержит внутренний контур 12, включающий внешнюю и внутреннюю трубы (не показаны), внешняя труба создает обтекаемую поверхность, на которой закреплено кольцевое крыло 13, выполненное с возможностью установки в крайнее нижнее положение для создания под днищем 3 воздушной подушки при нагнетании под него отработанных газов, разделенное на отдельные сегменты, способные изменять профиль крыла и перемещаться в определенных пределах, обеспечивая при этом возможность высокой маневренности летательного аппарата. Внутренняя труба служит в качестве коммуникационного коридора и свободного прохода для обслуживающего персонала к подсобным и другим помещениям. Между внутренней и внешней трубой расположены емкости, представляющие собой конденсаторы 14, выполненные из сверхтонкой фольги, аккумулирующие энергию, вырабатываемую расположенными внутри внутреннего контура 12 турбогенераторами 15 и энергоблоками (не показаны), благодаря чему рабочие колеса нижнего винта 9 и верхнего винта 10 поддерживаются на магнитной подвеске (фиг.1). Поддерживающиеся на магнитной подвеске и воздушной подушке рабочие колеса винтов 9 и 10 выполнены с обеспечением возможности раскрутки в разные стороны, создавая тем самым подъемную тягу для летательного аппарата при переходе на горизонтальный полет или пикируя. Передняя часть винтов 9 и 10 рабочего колеса работает с возможностью раскручивания за счет встречного потока воздуха, вторая часть рабочего колеса за счет придания встречному потоку вращательного ускорения многократно увеличивает вращение рабочего колеса, а третья, засасывая воздух, увеличивает вертикальный подъем и резкое изменение курса полета летательного аппарата. Рабочие колеса выполнены в виде лопастей, поделенных на две части, одна из которых предназначена для встречного потока, а другая - для засасывания воздуха. Удержание заданного курса полета регулируется заслонками воздухозаборников 8 и флюгерами 7. Летательный аппарат также содержит четыре поворотных кольца 16, расположенных равномерно по периметру корпуса, выполненных с возможностью ограниченного перемещения вокруг своей оси за счет воздушной подушки и тяги двигателя 11, на каждом из которых расположена поворотная платформа 17, на которых, в свою очередь, установлены двигатели 11 с возможностью перемещения на поворотном кольце 16 по окружности вверх и вниз (фиг.1). На двигателях 11 закреплены рулевые плоскости-крылья 24 (фиг.6), выполненные с отверстиями в обшивке, также двигатели 11 снабжены ответвлениями для отбора части выхлопных газов для раскрутки рабочих колес винтов 9 и 10 при подъеме от земли или в полете для резкого изменения курса. Внутри рабочих колес винтов 9 и 10 расположено геростабилизирующее устройство 18, позволяющее через систему компьютерных программ совместно с двигателями 11 и другими устройствами обеспечить стабильный полет летательного аппарата и его перемещение в нужном направлении. Для сокращения лобового сопротивления при вертикальном взлете двигатели 11 разворачиваются вместе с частью кольцевого крыла 13, и открывается необходимое количество люков воздухозаборников 6. Поворотная платформа 17 выполнена с обеспечением возможности вращения вокруг оси без дополнительных энергоблоков и подшипниковой системы за счет воздушной подушки и изменения вектора тяги двигателя 11. Купол 2 и днище 3 выполнены герметичными с возможностью открытия сегментов для быстрой загрузки-выгрузки грузов и эвакуации людей, а днище 3, в свою очередь, имеет два люка 19 (фиг.2), предназначенные для забора воды. При герметично закрытых люках 19, выполненных в днище 3, обеспечивается возможность перемещения за счет созданной воздушной подушки по водной, болотистой поверхности. Универсальный летательный аппарат также содержит систему управления (не показана), выполненные во внешнем контуре 1 две кабины экипажа 20, расположенные во внутреннем контуре 12 топливные баки 21, иллюминатор 25, шасси 22 (фиг.1), выполненные в виде телескопических труб, способных фиксироваться при соприкосновении с поверхностью, тем самым обеспечивая горизонтальное расположение аппарата при приземлении на неровные поверхности. В нижней части несущего корпуса со стороны днища 3 выполнены откидывающие трапы 23, служащие для выхода пассажиров из аппарата (фиг.2).
При наличии аэродромов и взлетных площадок, где возможен разбег, двигатели 11 располагаются попарно: два сверху сзади и 2 снизу спереди и под углом от 30° до 60°, в зависимости от ограничений по длине площадки и загрузки аппарата. При вертикальном взлете двигатели 11 с закрепленной над ними частью рулевой плоскости-крыла 24 устанавливаются вертикально (фиг.4), и через выполненные в двигателях 11 ответвления идет подача выхлопных газов на раскрутку винтов 9 и 10. При горизонтальном разбеге летательного аппарата (фиг.5) работают следующие силы: тяговая сила двигателей 11; подъемная сила диска, работающего как единое крыло; винты 9 и 10, раскрученные за счет встречного потока и части выхлопных газов, создают вертикальное усилие.
Универсальный летательный аппарат по своей конструктивно-компоновочной схеме позволяет создать летательный аппарат любого назначения, меняя отношения диаметра диска к его высоте и заменяя двигатели 11. Это позволяет создать взаимозаменяемые агрегаты, изменить технологию изготовления и сборки летательных аппаратов и переходить от самолетов к дисколетам. Такое выполнение летательного аппарата по КПД превосходит самолет почти в два раза; по безопасности в десятки раз, а при отказе одного рабочего двигателя 11 с изменяющимся вектором тяги обеспечивается возможность приземления по системе «елочка», где выхлопные газы от двигателей 11 идут на раскрутку винтов 9 и 10 подруливания. Двигатель 11 переводится в заднее положение, и включается форсаж.
Перечень позиций чертежей
1. Внешний контур
2. Купол
3. Днище
4. Кресла пассажиров
5. Двери-выход
6. Капсула
7. «Флюгеры»-заслонки
8. Воздухозаборные люки
9. Нижний винт
10. Верхний винт
11. Двигатель
12. Внутренний контур
13. Кольцевое крыло
14. Емкости-конденсаторы (сверхтонкая фольга)
15. Турбогенератор
16. Поворотное кольцо
17. Поворотная платформа двигателя
18. Гиростабилизирующее устройство
19. Люк для забора воды
20. Кабина экипажа
21. Топливные баки
22. Телескопические шасси
23. Трапы
24. Платформы с рулевой плоскостью-крылом
25. Иллюминатор
1. Универсальный летательный аппарат, содержащий две кабины пилотов, систему управления, топливные баки, несущий корпус дискообразной формы, образованный тором, при этом центральная полость внутри тора закрыта куполом и днищем и в ней расположен отсек для пассажиров и груза, отличающийся тем, что содержит шасси, внешнюю и внутреннюю трубы, при этом на внешней трубе закреплено кольцевое крыло, разделенное на сегменты с возможностью их перемещения и изменения профиля крыла, под куполом установлены флюгеры, направляющие встречный поток воздуха от воздухозаборников к винтам вентилятора, по периметру корпуса равномерно расположены четыре кольца, на каждом из которых расположена платформа, на платформах установлены четыре двигателя с изменяемым вектором тяги или восемь прямоточных двигателей с возможностью перемещения по кольцу вверх или вниз и разворота вокруг своей оси, а на двигателях закреплены рулевые плоскости-крылья.
2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что в корпусе размещена капсула, образуя «матрешку».
3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что отсек для пассажиров и груза выполнен двухпалубным и размещен в капсуле, которая установлена на шарнирных опорах-амартизаторах для удержания ее в горизонтальном положении.
4. Аппарат по любому из пп.2 или 3, отличающийся тем, что для обеспечения транспортировки крупногабаритных грузов капсула установлена с возможностью съема.
5. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен с отверстиями для подачи через них части воздушного потока и части выхлопных газов для создания газовой оболочки вокруг аппарата, уменьшения трения встречного потока о поверхность корпуса и исключения обледенения обшивки.
6. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что рулевые плоскости-крылья также выполнены с отверстиями в обшивке.
7. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что кольцевое крыло выполнено с возможностью установки в крайнее нижнее положение и создания под днищем воздушной подушки при нагнетании под него отработанных газов.
8. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что вентилятор состоит из двух независимых частей - верхнего и нижнего винтов, каждый из которых состоит из рабочего колеса, для создания вертикальной тяги, при этом часть рабочего колеса выполнена с возможностью ускорения встречного горизонтального потока и передняя его часть - с возможностью раскручивания рабочего колеса за счет встречного потока по принципу «автожир».
9. Аппарат по п.8, отличающийся тем, что в одном из рабочих колес вентилятора расположено гиростабилизирующее устройство.
10. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что отсек для пассажиров и грузов имеет четыре выхода для эвакуации при пожаре и разделен двумя жесткими перегородками.
11. Аппарат по п.1, отличающийся тем, купол и днище выполнены с возможностью открытия сегментов для быстрой выгрузки грузов и эвакуации людей.
12. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что днище имеет два люка для забора воды.
