Дозвуковая авиационная гибридная силовая установка и многофункциональный летательный аппарат криштопа (варианты)

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям дозвуковых летательных аппаратов. Многофункциональный летательный аппарат дозвукового диапазона скоростей сочетает в себе свойства мультикоптера, аппарата на воздушной подушке, экраноплана, конвертоплана и самолета, использующего дозвуковую авиационную гибридную силовую установку. Силовая установка включает систему управления, электрический аккумулятор, два поворотных электродвигателя, маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения, включающее в себя систему подачи предварительно сжатого воздуха, дозвуковой воздухозаборник и воздушный компрессор с приводом от теплового и/или электрического двигателя, а также систему шиберов. На выходных валах электродвигателей установлены пропеллеры. Выходное сопло содержит МГД генератор, который является источником электроэнергии для питания поворотных электродвигателей и маятникового керамического шибера, расположенного внутри системы детонационного горения. Обеспечивается создание авиационной силовой установки для различных типов летательных аппаратов. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Группа изобретений относится к области воздушного транспорта и представляет собой многофункциональный летательный аппарат дозвукового диапазона скоростей, сочетающий в себе свойства аппарата на воздушной подушке или мультикоптера, экраноплана, экранолета, конвертоплана и самолета, и использующий дозвуковую авиационную гибридную силовую установку, в которой электроэнергия, для питания тяговых электродвигателей, вырабатывается в МГД генераторе, содержащемся в устройстве реактивного детонационного горения.

3 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Из существующего уровня техники известно транспортное средство - аппарат на воздушной подушке, с динамическим принципом поддержания, который может двигаться с большой скоростью и над водой, и над твердой поверхностью (амфибийные) на небольшом расстоянии над ним, на так называемой воздушной подушке, образованной нагнетаемым под днище воздухом.

Также из существующего уровня техники известно транспортное средство - мультикоптер, летательный аппарат, построенный по вертолетной схеме с тремя и более несущими винтами.

Также из существующего уровня техники известно транспортное средство - экраноплан (от французского «ecran» - экран, щит и «planer» - парить, планировать), транспортное (боевое) средство, способное летать на высотах, равных 0.05-0.2 ширины крыла, над поверхностью воды, льда или ровных участков суши. Экранопланы специальной конструкции, способные на длительное время отрываться от экрана и переходить в «самолетный» режим полета, называются экранолетами.

Также из существующего уровня техники известно транспортное средство конвертоплан - (винтоплан), летательный аппарат с поворотными движителями (как, правило, винтовыми), которые на взлете и при посадке работают как подъемные, а в горизонтальном полете - как тянущие; при этом подъемная сила обеспечивается крылом самолетного типа. Обычно двигатели поворачиваются вместе с винтами, но могут поворачиваться одни лишь винты.

Также из существующего уровня техники известно транспортное средство - самолет, воздушное судно, предназначенное для полетов в атмосфере с помощью силовой установки, создающей тягу, и неподвижного, относительно других частей аппарата крыла, создающего подъемную силу.

Также из существующего уровня техники известен патент на полезную модель RU 164690 от 22.03.2016 (автор Криштоп Анатолий Михайлович (RU), в котором описано «Маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения» (далее - МШУРДГ), характеризующееся тем, что включает в себя систему подачи воздуха, использующую, как минимум один источник предварительно сжатого воздуха, систему подачи топлива, использующую, как минимум, один вид топлива, и систему детонационного горения, состоящую из динамичной камеры газогенерации, керамической камеры сгорания, с, как минимум, двумя отдельными устройствами запуска процесса детонационного горения, работающими, как минимум, от основной топливной системы, выходного сопла и маятникового керамического шибера, расположенного внутри системы детонационного горения, ось которого имеет возможность фиксации его в среднем положении, для разделения системы детонационного горения в продольном сечении на две равные симметричные незапертые области в нерабочем режиме, и возможность ограниченных поворотов в крайние положения керамического шибера в рабочем режиме, для разделения системы детонационного горения в продольном сечении на две поочередно динамично запираемые в противофазе области системы детонационного горения, одна из которых открыта со стороны подачи топливовоздушной смеси и заперта в сторону выходного сопла, а другая в противофазе, заперта со стороны подачи топливно-воздушной смеси и открыта в сторону выходного сопла, а также включает в себя как минимум одно стартерное устройство, которое имеет возможность ограниченно поворачивать ось маятникового керамического шибера в его крайние положения, а также фиксировать ось маятникового керамического шибера в его среднем положении. В этом же патенте, на полезную модель RU 164690 описаны различные варианты исполнения МШУРДГ и один из вариантов исполнения МШУРДГ содержит дозвуковой воздухозаборник и воздушный компрессор, с приводом от теплового или электрического двигателя, а также систему шиберов, позволяющих подавать воздух от воздушного компрессора и/или дозвукового воздухозаборника, а другом варианте исполнения МШУРДГ выходное сопло содержит МГД генератор.

Также известно, что реактивные двигатели, использующие «быстрое» детонационное горение намного эффективнее существующих реактивных двигателей, использующих «медленное» обычное горение топлива, а также любых поршневых авиадвигателей (в соответствии с Л[1,2,3]). Кроме того, высокоэффективное детонационное горение в авиационных двигателях позволяет эффективно использовать такое легкое топливо, как - сравнительно недорогой природный газ, который не используется в настоящее время для авиации, что может значительно облегчить летательные аппараты и придать им новые необычные свойства.

Из уровня техники также известны перспективные разработки гибридных силовых установок с использованием электродвигателей в авиации, с помощью которых планируется экономить энергию и сокращать выбросы вредных веществ, например летный демонстратор Pipistrel Hypstair, проект летательного аппарата Олега Ampere, а также летный демонстратор Х-57 Maxwell, представляющий собой модифицированный двухдвигательный поршневой самолет Tecnam Р2006Т с распределенной силовой установкой. Общие недостатки этих проектов, это то, что в гибридных силовых установках не используется высокоэффективное детонационное горение в авиационных двигателях, а также не используется МГД генератор для увеличения общей эффективности гибридных силовых установок с использованием электродвигателей в авиации.

Однако в настоящее время из уровня техники не известна авиационная гибридная силовая установка, в составе которой тяговые электродвигатели и устройства реактивного детонационного горения, содержащие МГД генератор, который является источником электроэнергии для питания тяговых электродвигателей, и который может быть использован для летательных аппаратов в дозвуковой авиации.

Однако в настоящее время не известен также многофункциональный летательный аппарат дозвукового диапазона скоростей, сочетающий в себе свойства аппарата на воздушной подушке или мультикоптера, экраноплана, экранолета, конвертоплана и самолета, использующий авиационную гибридную силовую установку, в составе которой тяговые электродвигатели и устройства реактивного детонационного горения, содержащие МГД генератор, который является источником электроэнергии для питания тяговых электродвигателей, и которая может быть использован для летательных аппаратов в дозвуковой авиации.

Таким образом, остается актуальной задача создания авиационной гибридной силовой установки, в составе которой тяговые электродвигатели и устройства реактивного детонационного горения, содержащие МГД генератор, который является источником электроэнергии для питания тяговых электродвигателей, и которая может быть использован для летательных аппаратов в дозвуковой авиации.

Таким образом, остается также актуальной задача создания многофункционального летательного аппарата дозвукового диапазона скоростей, сочетающего в себе свойства аппарата на воздушной подушке или мультикоптера, экраноплана, экранолета, конвертоплана и самолета, использующего авиационную гибридную силовую установку, в составе которой тяговые электродвигатели и устройства реактивного детонационного горения, содержащие МГД генератор, который является источником электроэнергии для питания тяговых электродвигателей, и который может быть использован для летательных аппаратов в дозвуковой авиации.

Задачей достижения технического результата, на который направлена заявленная группа изобретений, является создание авиационной гибридной силовой установки, в составе которой тяговые электродвигатели и устройства реактивного детонационного горения, содержащие МГД генератор, который является источником электроэнергии для питания тяговых электродвигателей, и который может быть использован для летательных аппаратов в дозвуковой авиации, а также создание многофункционального летательного аппарата дозвукового диапазона скоростей, сочетающего в себе свойства аппарата на воздушной подушке или мультикоптера, экраноплана, экранолета, конвертоплана и самолета, использующего авиационную гибридную силовую установку, в составе которой тяговые электродвигатели и устройства реактивного детонационного горения, содержащие МГД генератор, который является источником электроэнергии для питания тяговых электродвигателей, и который может быть использован для летательных аппаратов в дозвуковой авиации.

Указанная задача (достижение технического результата) решается тем, что предложена дозвуковая авиационная гибридная силовая установка, характеризующаяся тем, что включает в себя систему управления, первичный источник энергии, который содержит, как минимум, один электрический аккумулятор, как минимум, два поворотных электродвигателя, на выходных валах, которых установлены пропеллеры, функции которых на взлете и при посадке - как подъемные, а в горизонтальном полете - как тянущие, как минимум, одно маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения, включающее в себя систему подачи предварительно сжатого воздуха, содержащую дозвуковой воздухозаборник и воздушный компрессор, с приводом от теплового и/или электрического двигателя, а также систему шиберов, позволяющих подавать предварительно сжатый воздух от воздушного компрессора и/или дозвукового воздухозаборника, систему подачи топлива, использующую, как минимум, один вид топлива, и систему детонационного горения, состоящую из динамичной камеры газогенерации, керамической камеры сгорания с как минимум двумя отдельными устройствами запуска процесса детонационного горения, работающими как минимум от основной топливной системы, выходного сопла, содержащего МГД генератор, который является источником электроэнергии для питания поворотных электродвигателей, и маятникового керамического шибера, расположенного внутри системы детонационного горения, ось которого имеет возможность фиксации его в среднем положении, для разделения системы детонационного горения в продольном сечении на две равные симметричные незапертые области в нерабочем режиме, и возможность ограниченных поворотов в крайние положения керамического шибера в рабочем режиме, для разделения системы детонационного горения в продольном сечении на две поочередно динамично запираемые в противофазе области системы детонационного горения, одна из которых открыта со стороны подачи топливовоздушной смеси и заперта в сторону выходного сопла, а другая в противофазе, заперта со стороны подачи топливно-воздушной смеси и открыта в сторону выходного сопла, а также включает в себя как минимум одно стартерное устройство, которое имеет возможность ограниченно поворачивать ось маятникового керамического шибера в его крайние положения, а также фиксировать ось маятникового керамического шибера в его среднем положении, а также дополнительное устройство, функции которого изменять любым известным способом направление вектора тяги, от струи продуктов реактивного детонационного горения из выходного сопла, на взлете и при посадке - как подъемного, а в горизонтальном полете - как тянущего.

Другим отличием заявляемого устройства является то, что первичный источник энергии содержит, как минимум, один накопитель электроэнергии любого известного вида.

Следующим отличием заявляемого устройства является то, что первичный источник энергии содержит, как минимум, один электрический аккумулятор и накопитель электроэнергии любого известного вида.

Следующим отличием заявляемого устройства является то, что пропеллеры выполнены с изменяемым углом атаки.

Следующим отличием заявляемого устройства является то, что пропеллеры выполнены с неизменяемым углом атаки.

Указанная задача (достижение технического результата) решается также тем, что предложен многофункциональный летательный аппарат Криштопа, сочетающий в себе свойства аппарата на воздушной подушке, экраноплана, экранолета, конвертоплана и самолета, использующий дозвуковую авиационную гибридную силовую установку, в составе которой тяговые электродвигатели и устройства реактивного детонационного горения, содержащие МГД генератор, который является источником электроэнергии для питания тяговых электродвигателей, и который может быть использован для летательных аппаратов в дозвуковой авиации, характеризующийся тем, что включает в себя планер авиалайнера любой известной конструкции, на котором установлена, как минимум, одна дозвуковая авиационная гибридная силовая установка, в составе которой, как минимум, два поворотных электродвигателя с пропеллерами, расположенных на крыльях планера и функции которых на взлете и при посадке - как подъемные, а в горизонтальном полете - как тянущие, а в качестве дополнительного устройства, функции которого изменять направление вектора тяги, от струи продуктов реактивного детонационного горения из выходного сопла, на взлете и при посадке - как подъемного, а в горизонтальном полете - как тянущего, установлена поворотная заслонка после выходного сопла.

Указанная задача (достижение технического результата) решается также тем, что предложен многофункциональный летательный аппарат Криштопа, сочетающий в себе свойства мультикоптера, экраноплана, экранолета, конвертоплана и самолета, использующий дозвуковую авиационную гибридную силовую установку, в составе которой тяговые электродвигатели и устройства реактивного детонационного горения, содержащие МГД генератор, который является источником электроэнергии для питания тяговых электродвигателей, и которая может быть использована для летательных аппаратов в дозвуковой авиации, характеризующийся тем, что включает в себя самолетный планер, на котором установлена, как минимум, одна дозвуковая авиационная гибридная силовая установка, в составе которой, как минимум, два электродвигателя с пропеллерами, расположенными на поворотной консоли, функции которых на взлете и при посадке - как подъемные при вертикальном положении поворотной консоли, а в горизонтальном полете - как тянущие при горизонтальном положении поворотной консоли, а в качестве дополнительного устройства, функции которого изменять направление вектора тяги, от струи продуктов реактивного детонационного горения из выходного сопла, на взлете и при посадке - как подъемного, а в горизонтальном полете - как тянущего, установлена поворотная заслонка после выходного сопла.

Другим отличием заявляемого устройства является то, что крылья самолетного планера не имеют возможности складываться в вертикальное положение.

Следующим отличием заявляемого устройства является то, что крылья самолетного планера имеют возможность складываться в вертикальное положение.

Следующим отличием заявляемого устройства является то, что самолетный планер имеет дополнительное устройство для установки сменного шасси с электроприводом для движения по твердой поверхности или водной поверхности или снежно-ледяной поверхности.

Следующим отличием заявляемого устройства является то, что входящие в состав дозвуковой авиационной гибридной силовой установки электродвигатели с пропеллерами, функции которых на взлете и при посадке - как подъемные, а в горизонтальном полете - как тянущие, а также дополнительное устройство, функции которого изменять направление вектора тяги, от струи продуктов реактивного детонационного горения из выходного сопла, на взлете и при посадке - как подъемного, а в горизонтальном полете - как тянущего, могут выполнять свои функции любым известным способом, с любым известным способом установки и в любом месте планера.

Сущность группы изобретений поясняется чертежами фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4.

На чертеже фиг. 1 представлена копия эскиза из опубликованного патента на полезную модель RU 164690 от 22.03.2016 (автор Криштоп Анатолий Михайлович (RU), в котором представлена сущность, опубликованной полезной модели, которая наглядно поясняется чертежами фиг. 1 (а), (b), (с) на примере варианта маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения, в котором подвижный маятниковый керамический шибер работает с минимальным зазором без трения между торцевыми поверхностями керамической камеры сгорания без уплотнений, форма продольного сечения системы детонационного горения выполнена профилированной, а маятниковый керамический шибер выполнен несимметричным относительно своей оси поворотов и на чертеже фиг. 1 (а) полезная модель, которая может быть использована в конструкции дозвукового прямоточного реактивного двигателя, содержит дозвуковой воздухозаборник системы подачи воздуха 2, топливную систему с выходной форсункой 1, динамичную камеру газогенерации 4, разделенную профилем сужения 3 на секторы (А 1, А 2, В 1, В 2), керамическую камеру сгорания 7 с секторами (С 1, С 2, D 1, D 2) и с двумя отдельными устройствами запуска процесса детонационного горения 9 и 10, выходное сопло 11 и маятниковый керамический шибер 12, жестко закрепленный на своей оси 5, подключенной к стартерному устройству, например, в виде электродвигателя постоянного тока с ограничителями поворота ротора и фиксатором среднего нейтрального положения (на чертеже не показаны).

Работа маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения по схемам Фиг. 1 (а), (b), (с) осуществляется следующим образом.

Перед непосредственным началом работы маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения система подачи воздуха формирует предварительно сжатый воздух на выходе воздухозаборника 2, а система подачи топлива с топливной форсункой 1 формирует топливовоздушную смесь при определенной степени ее предварительного сжатия (до начала рабочего цикла) на входе динамичной камеры газогенерации 4 секторы (А 1, В 1)„ где в области сужения профиля 3 при увеличении давления формируются продукты газогенерации в секторах (А 2, В 2), при фиксированном среднем положении подвижного маятникового керамического шибера 12, разделяющего симметрично систему детонационного горения в продольном сечении на две равные незапертые области 6 с секторами (А 2, С 1, С 2) и 8 с секторами (В 2, D 1, D 2) на схеме фиг. 1 (а) - нерабочий режим.

Непосредственный запуск работы, маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения начинается при работе стартерного устройства, которое поворачивая в одну из сторон подвижный маятниковый керамический шибер 12 образует динамично запираемые противофазные области системы детонационного горения, и на примере схемы фиг. 1 (b) - рабочий режим, первую по ходу движения воздушно-топливной смеси динамично запертую область (А 1, В 1, А 2, С 1) системы детонационного горения, которая в начале хода движения воздушно-топливной смеси формирует предварительное ее сжатие в зоне сужения (А 1, В 1) динамичной камеры газогенерации 5 и дополнительное сжатие продуктов газогенерации при торможении потока в зоне сужения области (А 2, С 1) с максимальным увеличением температуры и давления продуктов газогенерации у соответствующего устройства запуска процесса детонационного горения 10 керамической камеры сгорания 7, которое инициирует детонационную волну, например в детонационной трубке электрическим разрядом необходимой для этого мощности с последующим общим «детонационным взрывом» паров рабочей топливовоздушной смеси в запертой области (А 2, С 1) (неизменного объема) на время начала «детонационного взрыва», что приводит под действием детонационной волны к быстрому повороту подвижного маятникового керамического шибера 12 в противоположную сторону с образованием уже двух других запертых областей системы детонационного горения: область (А 2, С 1, С 2, D 2, выходное сопло 11) после произведенного «детонационного взрыва», которая обеспечивает эффективную реактивную тягу сверхзвукового выхода продуктов детонационного горения топливовоздушной смеси с использованием боковой поверхности маятникового керамического шибера 12 в качестве «тяговой стенки» на схеме фиг. 1 (с) - рабочий режим, а при этом с противоположной стороны боковой поверхности маятникового керамического шибера 12 образуется новая первая по ходу движения обновляемой топливовоздушной смеси запертая область (А 1, В 1, В 2, D 1) системы детонационного горения со своим устройством запуска процесса детонационного горения 9 и процесс «детонационного взрыва» повторяется аналогично вышеописанному процессу в запертой области (А 1, В 1, А 2, С 1) системы детонационного горения на схеме фиг. 1 (b), а далее процесс детонационного горения переходит в автоколебательный режим с последующим отключением стартерного устройства и устройств запуска процесса детонационного горения 9 и 10 при достижении режима «белого каления» керамической камеры сгорания 7, доведенной до температуры стенки в 1300-1500°С с эффектом калильного зажигания для паров рабочей топливовоздушной смеси, что позволяет весьма эффективно и полноценно сжигать очень бедную рабочую топливовоздушной смесь при значительном и гарантированном коэффициенте избытка воздуха.

Описанный вариант исполнения маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения, изображенного на чертеже Фиг. 1 может быть использован в конструкциях дозвуковой авиационной гибридной силовой установки, функциональная схема которой представлена на чертеже Фиг. 2 и содержит систему управления 13, первичный источник энергии, например, электрический аккумулятор 14, два поворотных электродвигателя 15, на выходных валах, которых установлены пропеллеры 16, например, с неизменяемым углом атаки, функции которых на взлете и при посадке - как подъемные, а в горизонтальном полете - как тянущие, например, одно маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения 17, изображенное на чертеже Фиг. 1 и к которому дополнительно подключена система подачи предварительно сжатого воздуха, содержащая дозвуковой воздухозаборник 18 и воздушный компрессор 19, с приводом, например, от электрического двигателя 20, а также систему шиберов 21, позволяющих подавать предварительно сжатый воздух от воздушного компрессора 19 и/или дозвукового воздухозаборника 18 на вход маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения 17, изображенного на чертеже Фиг. 1, на выходном сопле которого дополнительно установлен МГД генератор 22, который является источником электроэнергии для питания поворотных электродвигателей 15.

Работа дозвуковой авиационной гибридной силовой установки по схеме Фиг. 2 осуществляется следующим образом.

Перед непосредственным началом работы дозвуковой авиационной гибридной силовой установки система управления 13, питанием от электрического аккумулятора 14, включает электрический двигатель 20, привода воздушного компрессора 19, а систему шиберов 21, переводит на режим подачи предварительно сжатого воздуха только от воздушного компрессора 19 на вход маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения 17, которое после этого запускается от системы управления 13, и алгоритм работы маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения 17 аналогичен, описанному по схеме Фиг. 1. При этом в выходном сопле маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения 17, содержащем МГД генератор 22, струя продуктов реактивного детонационного горения со сверхзвуковыми детонационными волнами, фотоионизацией и температурой около 2500°С (в соответствии с Л[1,2,3]) формируют электропроводную низкотемпературную плазму, обеспечивающую эффективную работу МГД генератора 22 (в соответствии с Л[4,5,6,7]), который включается под нагрузку от системы управления 13. Электрической нагрузкой МГД генератора 22 являются электрический двигатель 20, привода воздушного компрессора 19, а также поворотные электродвигатели 15, на выходных валах, которых установлены пропеллеры 16, например, с неизменяемым углом атаки, функции которых на взлете и при посадке - как подъемные, а в горизонтальном полете - как тянущие для летательного аппарата, на котором установлена дозвуковая авиационная гибридная силовая установка, и при горизонтальном полете такого летательного аппарата при достижении скорости набегающего потока воздуха, достаточной для работы маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения 17, система управления 13 через систему шиберов 21, переводит на режим подачи предварительно сжатого воздуха только от дозвукового воздухозаборника 18 на вход маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения 17, а электрический двигатель 20, привода воздушного компрессора 19 отключается. А при уменьшении скорости набегающего потока воздуха, например при посадке такого летательного аппарата, система управления 13 снова включает электрический двигатель 20, привода воздушного компрессора 19, а систему шиберов 21, переводит на режим подачи предварительно сжатого воздуха только от воздушного компрессора 19 на вход маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения 17.

Таким образом, описанная дозвуковая авиационная гибридная силовая установка, в составе которой тяговые электродвигатели и устройства реактивного детонационного горения, содержащие МГД генератор, который является источником электроэнергии для питания тяговых электродвигателей, может быть использована для летательных аппаратов в дозвуковой авиации.

На чертеже Фиг. 3 представлен пояснительный эскиз варианта многофункционального летательного аппарата Криштопа, сочетающего в себе свойства аппарата на воздушной подушке, экраноплана, экранолета, конвертоплана и самолета, включающего в себя планер 24 авиалайнера любой известной конструкции, крылья 25 которого, например, не имеют возможности складываться в вертикальное положение, и на котором установлены, например, две дозвуковые авиационные гибридные силовые установки 26, в составе каждой из которых, например, по два поворотных электродвигателя 15 с пропеллерами 16, например, с изменяемым углом атаки, установленными попарно на крыльях 25 планера 24 и функции которых на взлете и при посадке - как подъемные (направление вектора тяги 23 Фиг. 3 -А-), а в горизонтальном полете - как тянущие (направление вектора тяги 29 Фиг. 3 -В-), а также поворотная заслонка 28 после выходного сопла маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения в составе каждой дозвуковой авиационной гибридной силовой установки 26, функции которой изменять направление выходной струи продуктов реактивного детонационного горения на взлете и при посадке - как подъемная (направление вектора тяги 27 Фиг. 3 -А-), а в горизонтальном полете - как тянущая (направление вектора тяги 30 Фиг. 3 -В-).

Работа многофункционального летательного аппарата Криштопа варианта исполнения по схеме Фиг. 3, (далее - МФЛАК) с дозвуковой авиационной гибридной силовой установкой (далее - ДАГСУ), использующей, например, такое легкое топливо, как - сравнительно недорогой сжатый природный газ, и на котором установлено, например, обычное убирающееся шасси самолетного типа, для варианта планера 24, например, не имеющего возможности складывать крылья 25 в вертикальное положение, происходит следующим образом. В исходном положении два ДАГСУ 26 отключены, с полностью заправленными топливными ресиверами высокого давления сжатым природным газом и МФЛАК стоит, например на шасси с включенными тормозами (на чертеже Фиг. 3 не показано) на ограниченной площадке вертолетного типа, а положение поворотных заслонок 28 после выходного сопла обеих ДАГСУ 26 и всех поворотных электродвигателей 15 с пропеллерами 16, например, с изменяемым углом атаки, установленными попарно на крыльях 25 планера 24 во взлетно - посадочном положении (направление вектора тяги 23 Фиг. 3 -А-). И после включения обеих ДАГСУ 26, алгоритм работы которых описан по схеме Фиг. 2, регулируя мощность тяги пропеллеров 16 изменением углов атаки и мощности поворотных электродвигателей 15, получающих электроэнергию от МГД генераторов в составе обеих ДАГСУ 26, а также мощность тяги от струй продуктов реактивного детонационного горения из выходных сопел ДАГСУ 26 обеспечивают отрыв от поверхности площадки и начальное поступательное горизонтальное движение в режиме аппарата на воздушной подушке. Далее регулируя мощность и направление вектора тяги поворотной заслонкой 28 ДАГСУ 26 с увеличением горизонтальной скорости движения и на высотах, равных 0.05-0.2 ширины крыла, над поверхностью воды, льда или ровных участков суши МФЛАК переходит в режим экраноплана. Далее для увеличения скорости и высоты полета МФЛАК переводят в режим конвертоплана, с постепенным изменением положения поворотных электродвигателей 15 с пропеллерами 16 для горизонтального полета - (направление вектора тяги 29 Фиг. 3 -В-), и положения поворотных заслонок 28 - (направление вектора тяги 30 Фиг. 3 -В-) и при этом подъемная сила также обеспечивается крылом самолетного планера 24. Таким образом, МФЛАК переходит в «самолетный» режим полета, как экранолет. Для режима посадки МФЛАК используется алгоритм обратный вышеописанному взлетному режиму с приведением всех регулирующих элементов МФЛАК в соответствие с положением на Фиг. 3 -А-.

На чертеже Фиг. 4 представлен пояснительный эскиз варианта многофункционального летательного аппарата Криштопа, сочетающего в себе свойства мультикоптера, экраноплана, экранолета, конвертоплана и самолета, включающего в себя самолетный планер 24 с килем 31 и с крыльями 25, которые например, имеют возможность складываться в вертикальное положение (в соответствии с Фиг. 4 -Е-), и на котором установлена, например, одна дозвуковая авиационная гибридная силовая установка 26, в составе которой, например, четыре электродвигателя 15 с пропеллерами 16, например, с неизменяемым углом атаки, расположенными в форме квадрата, по типу квадрокоптера, на поворотной консоли 32, функции которых на взлете и при посадке - как подъемные (направление вектора тяги 23 Фиг. 4 -С-), при вертикальном положении поворотной консоли 32 в поворотных узлах 33, а в горизонтальном полете - как тянущие (направление вектора тяги 29 Фиг. 4 -D-), при горизонтальном положении поворотной консоли 32 в поворотных узлах 33, а также поворотная заслонка 28 после выходного сопла маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения в составе дозвуковой авиационной гибридной силовой установки 26, функции которой изменять направление струи реактивного детонационного горения на взлете и при посадке - как подъемная (направление вектора тяги 27 Фиг. 4 -С-), а в горизонтальном полете - как тянущая (направление вектора тяги 30 Фиг. 4 -D-).

Работа многофункционального летательного аппарата Криштопа варианта исполнения по схеме Фиг. 4, (далее - МФЛАК) с одной дозвуковой авиационной гибридной силовой установкой (далее - ДАГСУ), использующей, предпочтительное легкое топливо - сжатый природный газ, и на котором установлено, например, дополнительное устройство для установки сменного шасси с электроприводом для движения по твердой поверхности или водной поверхности или снежно-ледяной поверхности (на чертеже Фиг. 4 не показано) для варианта планера 24, например, имеющего возможность складывать крылья 25 в вертикальное положение, происходит следующим образом. В исходном положении ДАГСУ 26 отключен, с полностью заправленными топливными ресиверами высокого давления сжатым природным газом и МФЛАК стоит, например на сменном шасси с электроприводом для движения по твердой поверхности с включенными тормозами (на чертеже Фиг. 4 не показано) на ограниченной площадке вертолетного типа, и крылья 25 переведены в вертикальное положение (Фиг. 4 -Е-), а положение поворотной заслонки 28 после выходного сопла ДАГСУ 26 и всех электродвигателей 15 с пропеллерами 16, с неизменяемым углом атаки, расположенными на поворотной консоли 32 установлено во взлетно - посадочное положение (Фиг. 4 -С-). И после включения ДАГСУ 26, алгоритм работы которого описан по схеме Фиг. 2, регулируя мощность тяги пропеллеров 16 изменением мощности электродвигателей 15, получающих электроэнергию от МГД генератора в составе ДАГСУ 26, а также мощность тяги от струи продуктов реактивного детонационного горения из выходного сопла ДАГСУ 26 при направлении вектора тяги 23 от пропеллеров 16 и направлении вектора тяги 27 от струи продуктов реактивного детонационного горения обеспечивают вертикальный взлет МФЛАК в режиме мультикоптера. Затем крылья 25 могут быть переведены в горизонтальное положение (Фиг. 4 -F-), и алгоритм всех режимов полета, как экраноплана, экранолета, конвертоплана и самолета, аналогичен описанному варианту по Фиг. 3 с той лишь разницей, что изменение направления тяги от пропеллеров 16 осуществляется постепенным изменением положения поворотной консоли 32 в положение горизонтального полета (Фиг. 4 -D-). Перед взлетом и после посадки МФЛАК на сменном шасси с электроприводом для движения по твердой поверхности возможно движение и маневрирование на твердой поверхности в режиме электромобиля. Дополнительная многофункциональность МФЛАК обеспечивается также возможностью применения специальных вариантов исполнения МФЛАК с дополнительным устройством для установки сменного шасси с электроприводом для движения по твердой поверхности, как электромобиля или водной поверхности, как катамарана с электрическими водометами или снежно-ледяной поверхности, как снегохода с электроприводом, электроэнергию для которых вырабатывает МГД генератор в составе ДАГСУ 26.

Таким образом, группа изобретений охватывает более нескольких десятков возможных вариантов конструкций многофункционального летательного аппарата дозвукового диапазона скоростей, создаваемых при использовании различных вариантов конструкций планеров, различных вариантов исполнения и размещения дозвуковой авиационной гибридной силовой установки, включая различные способы управления направлением вектора реактивной тяги и векторов тяги тяговых электродвигателей, а также использованием разных типов шасси планера.

Благодаря вышеперечисленному в группе изобретений достигается технический результат, заключающийся в создании дозвуковой авиационной гибридной силовой установки, в составе которой тяговые электродвигатели и устройства реактивного детонационного горения, содержащие МГД генератор, который является источником электроэнергии для питания тяговых электродвигателей, и который может быть использован для летательных аппаратов в дозвуковой авиации, а также создание многофункционального летательного аппарата /Криштопа, сочетающего в себе свойства аппарата на воздушной подушке или мультикоптера, экраноплана, экранолета, конвертоплана и самолета, использующего дозвуковую авиационную гибридную силовую установку, в составе которой тяговые электродвигатели и устройства реактивного детонационного горения, содержащие МГД генератор, который является источником электроэнергии для питания тяговых электродвигателей, и который может быть использован для летательных аппаратов в дозвуковой авиации.

Список литературы

1. А.А. Васильев. Особенности применения детонации в двигательных установках, с. 129,141-145.

2. Ф.А. Быковский и др. Инициирование детонации в потоках водородно-воздушных смесей, с. 521-539 / Импульсные Детонационные Двигатели. Под редакцией д.ф.м.н. С.М. Фролова. ТОРУС-ПРЕСС, М., 2006).

3. В.А. Левин и др. Инициирование газовой детонации электрическими разрядами / Импульсные Детонационные Двигатели. Под редакцией д.ф.м.н. С.М. Фролова. ТОРУС-ПРЕСС, 2006, М., с. 235-254.

4. Тамоян Г.С Учебное пособие по курсу "Специальные электрические машины" - МГД-машины и устройства.

5. Каулинг Т. Магнитная гидродинамика. М.: Изд-во МИР, 1964. 80 с.

6. 3ельдович Я.Б.. Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных газодинамических явлений. М., Физматгиз, 1963.

7. Горелов В.А., Кильдюшова Л.А. Экспериментальные исследования параметров ионизованного воздуха перед сильной ударной волной // Изв. АН СССР. МЖГ. 1971. №2, с. 147-151.

1. Дозвуковая авиационная гибридная силовая установка, характеризующаяся тем, что включает в себя систему управления, первичный источник энергии, который содержит, как минимум, один электрический аккумулятор, как минимум, два поворотных электродвигателя, на выходных валах, которых установлены пропеллеры, функции которых на взлете и при посадке - как подъемные, а в горизонтальном полете - как тянущие, как минимум, одно маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения, включающее в себя систему подачи предварительно сжатого воздуха, содержащую дозвуковой воздухозаборник и воздушный компрессор, с приводом от теплового и/или электрического двигателя, а также систему шиберов, позволяющих подавать предварительно сжатый воздух от воздушного компрессора и/или дозвукового воздухозаборника, систему подачи топлива, использующую, как минимум, один вид топлива, и систему детонационного горения, состоящую из динамичной камеры газогенерации, керамической камеры сгорания с, как минимум, двумя отдельными устройствами запуска процесса детонационного горения, работающими, как минимум, от основной топливной системы, выходного сопла, содержащего МГД генератор, который является источником электроэнергии для питания поворотных электродвигателей и маятникового керамического шибера, расположенного внутри системы детонационного горения, ось которого имеет возможность фиксации его в среднем положении для разделения системы детонационного горения в продольном сечении на две равные симметричные незапертые области в нерабочем режиме и возможность ограниченных поворотов в крайние положения керамического шибера в рабочем режиме для разделения системы детонационного горения в продольном сечении на две поочередно динамично запираемые в противофазе области системы детонационного горения, одна из которых открыта со стороны подачи топливовоздушной смеси и заперта в сторону выходного сопла, а другая в противофазе заперта со стороны подачи топливно-воздушной смеси и открыта в сторону выходного сопла, а также включает в себя, как минимум, одно стартерное устройство, которое имеет возможность ограниченно поворачивать ось маятникового керамического шибера в его крайние положения, а также фиксировать ось маятникового керамического шибера в его среднем положении, а также дополнительное устройство, функции которого - изменять любым известным способом направление вектора тяги от струи продуктов реактивного детонационного горения из выходного сопла, на взлете и при посадке - как подъемного, а в горизонтальном полете - как тянущего.

2. Дозвуковая авиационная гибридная силовая установка по п. 1, отличающаяся тем, что первичный источник энергии содержит, как минимум, один накопитель электроэнергии любого известного вида.

3. Дозвуковая авиационная гибридная силовая установка по п. 1, отличающаяся тем, что первичный источник энергии содержит, как минимум, один электрический аккумулятор и накопитель электроэнергии любого известного вида.

4. Дозвуковая авиационная гибридная силовая установка по п. 1, отличающаяся тем, что пропеллеры выполнены с изменяемым углом атаки.

5. Дозвуковая авиационная гибридная силовая установка по п. 1, отличающаяся тем, что пропеллеры выполнены с неизменяемым углом атаки.

6. Многофункциональный летательный аппарат, сочетающий в себе свойства аппарата на воздушной подушке, экраноплана, экранолета, конвертоплана и самолета, использующий дозвуковую авиационную гибридную силовую установку, в составе которой тяговые электродвигатели и устройства реактивного детонационного горения, содержащие МГД генератор, который является источником электроэнергии для питания тяговых электродвигателей и который может быть использован для летательных аппаратов в дозвуковой авиации, характеризующийся тем, что включает в себя планер авиалайнера любой известной конструкции, на котором установлена, как минимум, одна дозвуковая авиационная гибридная силовая установка, в составе которой, как минимум, два поворотных электродвигателя с пропеллерами, расположенными на крыльях планера и функции которых на взлете и при посадке - как подъемные, а в горизонтальном полете - как тянущие, а в качестве дополнительного устройства, функции которого изменять направление вектора тяги, от струи продуктов реактивного детонационного горения из выходного сопла, на взлете и при посадке - как подъемного, а в горизонтальном полете - как тянущего, установлена поворотная заслонка после выходного сопла.

7. Многофункциональный летательный аппарат, сочетающий в себе свойства мультикоптера, экраноплана, экранолета, конвертоплана и самолета, использующий дозвуковую авиационную гибридную силовую установку, в составе которой тяговые электродвигатели и устройства реактивного детонационного горения, содержащие МГД генератор, который является источником электроэнергии для питания тяговых электродвигателей и который может быть использован для летательных аппаратов в дозвуковой авиации, характеризующийся тем, что включает в себя самолетный планер, на котором установлена, как минимум, одна дозвуковая авиационная гибридная силовая установка, в составе которой, как минимум, два электродвигателя с пропеллерами, расположенными на поворотной консоли, функции которых на взлете и при посадке - как подъемные при вертикальном положении поворотной консоли, а в горизонтальном полете - как тянущие при горизонтальном положении поворотной консоли, а в качестве дополнительного устройства, функции которого изменять направление вектора тяги от струи продуктов реактивного детонационного горения из выходного сопла на взлете и при посадке - как подъемного, а в горизонтальном полете - как тянущего, установлена поворотная заслонка после выходного сопла.

8. Многофункциональный летательный аппарат по п. 7, отличающийся тем, что крылья самолетного планера не имеют возможность складываться в вертикальное положение.

9. Многофункциональный летательный аппарат по п. 7, отличающийся тем, что крылья самолетного планера имеют возможность складываться в вертикальное положение.

10. Многофункциональный летательный аппарат по п. 7, отличающийся тем, что самолетный планер имеет дополнительное устройство для установки сменного шасси с электроприводом для движения по твердой поверхности, или водной поверхности, или снежно-ледяной поверхности.

11. Многофункциональный летательный аппарат по любому из пп. 6-10, отличающийся тем, что входящие в состав дозвуковой авиационной гибридной силовой установки электродвигатели с пропеллерами, функции которых на взлете и при посадке - как подъемные, а в горизонтальном полете - как тянущие, а также дополнительное устройство, функции которого изменять направление вектора тяги, от струи продуктов реактивного детонационного горения из выходного сопла, на взлете и при посадке - как подъемного, а в горизонтальном полете - как тянущего, могут выполнять свои функции любым известным способом, с любым известным способом установки и в любом месте планера.



 

Похожие патенты:
Группа изобретений относится к области воздухоплавательной техники. Способ энергетического обеспечения летательного аппарата основан на использовании солнечных батарей, использующих рассеянный и отраженный от подстилающей поверхности свет для летательного аппарата тяжелее или легче воздуха, предназначенного для движения в тропосфере и/или стратосфере при помощи двигателей, приводимых в действие электрической энергией, включающий винтомоторные и турбореактивные двигатели.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям движительных систем летательных аппаратов. Устройство (1) для формирования силы тяги включает модуль (2) двухконтурного турбореактивного двигателя, модуль вентилятора (3) и электропроводящий модуль (20).

Изобретение относится к транспорту, в частности к конструкциям винтовых движителей. Лопастный электромагнитный движитель содержит корпус с установленными в нем магнитными элементами чередующейся полярности, представляющими собой вторичный элемент синхронной машины, лопасти, установленные внутри корпуса на оси вращения посредством по меньшей мере одной центрирующей опоры, по меньшей мере два электромагнита, установленные на концевой части лопасти, представляющие собой первичный элемент синхронной машины, токосъемный узел электроснабжения электромагнитов, по меньшей мере один датчик положения ротора.
Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям силовых установок летательных аппаратов. Гибридная силовая установка для многороторных летающих платформ содержит основание, на котором установлены топливный бак, двигатель внутреннего сгорания, соединительная муфта, электрогенератор, выпрямитель переменного тока и аккумулятор.

Изобретение относится к авиации. Электролет содержит винтовые электродвигатели (1), электроветрогенератор (3), длина вала (4) ротора которого выходит за пределы фюзеляжа для установки лопастей (5).

Группа изобретений относится к способу предоставления предварительно заданной номинальной приводной характеристики в самолете, приводному устройству и самолету с приводным устройством.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям летательных аппаратов вертикального взлета и посадки. Конвертоплан (1) содержит пару полукрыльев (3), по меньшей мере один первый винт (4), содержащий вал (6), который может вращаться вокруг первой оси (B) и поворачиваться вокруг второй оси (C) вместе с первой осью (B) относительно полукрыльев (3).

Изобретение относится к области авиационной техники. Многодвигательный электросамолет короткого взлета и посадки содержит фюзеляж с Т-образным оперением, гибридную силовую установку, меньшее цельноповоротное крыло с четырьмя мотогондолами, большее высокорасположенное крыло с двумя подкрыльевыми гибридными мотогондолами, расположенное сзади цельноповоротного крыла, и трехстоечное убирающееся колесное шасси.

Изобретение относится к области авиации, в частности к электроприводам винтов летательных аппаратов. Электропривод (1) летательного аппарата, в частности вертолета (20), по меньшей мере с одним несущим винтом (23), приводимым во вращение посредством динамоэлектрической машины (2), выполнен сдвоенного типа.

Изобретение относится к транспортным средствам для воздухоплавания. Энергодвигательная установка для дирижабля содержит корпус дирижабля, пропеллеры, соединенные с электродвигателями, энерговырабатывающую установку, электрически связанную с электродвигателями.

Изобретение относится к области авиационной техники и может быть использовано в конструкции беспилотных самолетов-вертолетов. Беспилотный малозаметный самолет-вертолет (БМСВ) снабжен на концах левого и правого поворотных профилированных кронштейнов (ППК) однолопастными несущими винтами (НВ), используемыми при выполнении вертикального и короткого взлета/посадки или на переходных и барражирующих режимах полета.

Изобретение относится к области авиационной техники и может быть использовано в конструкции беспилотных самолетов вертикального взлета и посадки. Беспилотный малозаметный самолет ВВП снабжен двумя поперечными подъемными вентиляторами (ПВ), применяемыми только при вертикальном и коротком взлете/посадке или на переходных режимах полета в комбинированной СУ с парой подъемно-маршевых турбореактивных двухконтурных двигателей (ТРДД) с отбором мощности на привод двух ПВ, работающих без взаимного влияния и перекрытия, и управляемым вектором тяги (УВТ) как для создания подъемной силы и управляющих моментов по тангажу при выполнении ВВП и зависания, так и реактивной тяги при горизонтальном полете.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям комбинированных вертолетов. Летательный аппарат, выполненный в виде комбинированного вертолета, имеет фюзеляж (1) летательного аппарата, расположенный на фюзеляже (1) летательного аппарата несущий винт (2) и расположенные сбоку от фюзеляжа (1) летательного аппарата циклоидные тянущие винты (3, 3') с внешней торцевой поверхностью.

Малогабаритный летательный аппарат вертикального взлета/посадки содержит съемные пассажирскую кабину, сиденье пилота или грузовой отсек, маршевые и взлетно-посадочные электрические турбины типа Вентури, представляющие собой ротор турбины с лопаточным аппаратом с приводом от электромотора в корпусе, состоящем из заборника и выходного сопла турбины по принципу сопла Лаваля с инжектором Вентури, динамическое крыло, имеющие складной профиль с шарнирами, не менее восьми движителей, полетный компьютер.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям летательных аппаратов вертикального взлета и посадки, использующих в качестве аэростатической и аэродинамической подъемной силы оболочки с несущим газом и тягу движителей.

Крыло летательного аппарата с изменяемыми аэродинамическими характеристиками включает основной профиль крыла и дополнительные выдвигаемые профильные элементы крыла, которые выполнены в виде двух либо более надкрылков, последовательно выдвигаемых над верхней поверхностью основного профиля крыла, либо в виде двух либо более подкрылков, последовательно выдвигаемых под нижней поверхностью основного профиля крыла, либо совместно в виде двух либо более последовательно выдвигаемых надкрылков и подкрылков.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям летательных аппаратов. Атмосферный дисколет включает в себя винты вертикального полета противоположного вращения с равной рабочей площадью, расположенные в одной плоскости, или один над другим, винты горизонтального полета, источник энергии и системы безопасности, включающие в себя парашюты.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям многовинтовых летательных аппаратов. Летательный аппарат (1) имеет несущую конструкцию (2) и по меньшей мере четыре несущих винта (3), каждый из которых закреплен на несущей конструкции (2) и имеет по меньшей мере один воздушный винт (4).

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям летательных аппаратов вертикального взлета и посадки. Самолет вертикального взлета и посадки содержит фюзеляж, силовую установку, подъемно-маршевые винты, создающие вертикальную тягу на взлете.

Группа изобретений относится к области авиации. Самолет с укороченным либо вертикальным взлетом и посадкой включает фюзеляж, крылья с элементами механизации для изменения профиля крыла, интегральную систему управления, силовую установку с винтомоторными, либо турбовинтовыми, либо турбовинтовентиляторными двигателями.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям летательных аппаратов с электропитанием от наземных источников. Аэропоезд с питанием от троллея включает корпус с движителями вертикального и горизонтального перемещения, средствами стабилизации положения аэропоезда, шасси и телескопическую тягу с поворотным механизмом и кареткой.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям дозвуковых летательных аппаратов. Многофункциональный летательный аппарат дозвукового диапазона скоростей сочетает в себе свойства мультикоптера, аппарата на воздушной подушке, экраноплана, конвертоплана и самолета, использующего дозвуковую авиационную гибридную силовую установку. Силовая установка включает систему управления, электрический аккумулятор, два поворотных электродвигателя, маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения, включающее в себя систему подачи предварительно сжатого воздуха, дозвуковой воздухозаборник и воздушный компрессор с приводом от теплового иили электрического двигателя, а также систему шиберов. На выходных валах электродвигателей установлены пропеллеры. Выходное сопло содержит МГД генератор, который является источником электроэнергии для питания поворотных электродвигателей и маятникового керамического шибера, расположенного внутри системы детонационного горения. Обеспечивается создание авиационной силовой установки для различных типов летательных аппаратов. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх