Летательный аппарат

Изобретение относится к летательным аппаратам тяжелее воздуха. Летательный аппарат содержит планер с верхней и носовой частями, а также крыло, представляющее подъемную силу, действующую на крыло, и ось поворота плеча. Планер характеризуется трехмерными ортогональными координатами, представленными осями XYZ. Имеется ось, полученная путем обеспечения поворота верхней части оси, параллельной оси Y, вокруг оси Z в диапазоне от 45 до 60°, наклона верхней части наружу относительно планера, обеспечения поворота верхней части вокруг оси X в диапазоне от 20 до 35° и наклона верхней части в направлении носовой части планера. Пары осей поворота плеча и осей поворота рычага предусмотрены на левой и правой сторонах планера летательного аппарата. Относительные положения точек подъемной силы, генерируемых источниками подъемной силы планера, прикрепленными к осям поворота рычага, изменяют относительно планера путем обеспечения поворота оси поворота плеча. При этом направления подъемных сил, генерируемых в точках подъемной силы, изменяют путем обеспечения изменения осей поворота рычага. Летательным аппаратом управляют посредством комбинаций упомянутых изменений. Изобретение направлено на расширение арсенала технических средств как для управления вертикальным взлетом и посадкой, так и обычным полетом посредством одного и того же механизма. 1 з.п. ф-лы, 36 ил.

 

[Область техники, к которой относится изобретение]

[0001]

Настоящее изобретение относится к летательному аппарату.

[Уровень техники]

[0002]

В настоящее время на практике используются летательные аппараты, способные выполнять вертикальный взлет и посадку.

[0003]

Однако, поскольку функции вертикального взлета и посадки реализуются за счет включения в состав механизмов, предназначенных для вертикального взлета и посадки, существует проблема, заключающаяся в том, что их конструкции более сложные и тяжелые, чем у летательных аппаратов типа с обычным взлетом и посадкой.

[0004]

Существуют проблемы, связанные с тем, что механизмы вертикального взлета и посадки не работают во время обычного полета, что их хвосты не работают во время вертикального взлета и посадки, и что не участвующие в полете тяжелые части, при этом постоянно включены в состав планера.

[0005]

Кроме того, поскольку планеры приспособлены для осуществления управления полетом с использованием различных механизмов во время вертикального взлета и посадки и во время обычного полета, необходимо изучить эти два способа управления, чтобы обеспечить полет планеров.

[0006]

По этим причинам планеры летательных аппаратов с вертикальным взлетом и посадкой неизбежно имеют проблему, заключающуюся в том, что их характеристики мобильности и крейсерской дальности ниже, чем у типа летательных аппаратов с обычным взлетом и посадкой, независимо от увеличения затрат на производство, обслуживание и эксплуатацию по сравнению с летательными аппаратами с обычным взлетом и посадкой.

[Раскрытие сущности изобретения]

[Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение]

[0007]

Проблема, на решение которой направлено изобретение, заключается в том, что существующие летательные аппараты с вертикальным взлетом и посадкой требуют два механизма и два различных типа управления для вертикального взлета и посадки и для обычного полета.

[Решение проблемы]

[0008]

Настоящее изобретение характеризуется управлением вертикальным взлетом и посадкой и обычным полетом с использованием одного и того же механизма за счет ввода данных об оси поворота плеча и оси поворота рычага в систему управления полетом летательного аппарата.

[Преимущества изобретения]

[0009]

Летательный аппарат в соответствии с настоящим изобретением, имеет преимущество, заключающееся в том, что, поскольку летательный аппарат не имеет механизма и системы управления, предназначенных для вертикального взлета и посадки, даже если этот летательный аппарат является летательным аппаратом с вертикальным взлетом и посадкой, этот летательный аппарат имеет более простую конструкцию и может управляться тем же способом, что и летательный аппарат с обычным взлетом и посадкой, в котором используется настоящее изобретение.

[Краткое описание чертежей]

[0010]

[фиг. 1]

фиг. 1 представляет собой вид в перспективе координат планера летательного аппарата, полученный путем обеспечения поворота оси 2 поворота плеча с левой стороны на 55°, путем обеспечения поворота оси поворота плеча с правой стороны на -35°, и путем обеспечения поворота обоих осей 3 поворота рычагов на 30° (первый вариант осуществления).

[фиг. 2]

фиг. 2 представляет собой вид спереди показанного на фиг. 1.

[фиг. 3]

фиг. 3 представляет собой вид сбоку показанного на фиг. 1.

[фиг. 4]

фиг. 4 представляет собой вид снизу показанного на фиг. 1.

[фиг. 5]

фиг. 5 представляет собой вид сверху координат планера летательного аппарата, полученный путем обеспечения поворота осей 2 поворота плеча и осей 3 поворота рычага двусторонне-симметричным образом (на 55° и 30° соответственно) (первый вариант осуществления).

[фиг. 6]

фиг. 6 представляет собой вид сбоку пространственного положения горизонтально летящего планера с фиг. 5.

[фиг. 7]

фиг. 7 представляет собой вид сверху координат планера, полученный путем обеспечения поворота осей 2 поворота плеча и осей 3 поворота рычага двусторонне-симметричным образом (на 33° и 52° соответственно) (первый вариант осуществления).

[фиг. 8]

фиг. 8 представляет собой вид сбоку пространственного положения планера с фиг. 7 с поднятой носовой частью.

[фиг. 9]

фиг. 9 представляет собой вид сверху координат планера летательного аппарата, полученный путем обеспечения поворота осей 2 поворота плеча и осей 3 поворота рычага двусторонне-симметричным образом (на 75° и 0° соответственно) (первый вариант осуществления).

[фиг. 10]

фиг. 10 представляет собой вид сбоку пространственного положения планера с фиг. 9 с опущенной носовой частью.

[фиг. 11]

фиг. 11 представляет собой вид сверху координат планера летательного аппарата, полученный путем обеспечения поворота осей 2 поворота плеча двухсторонне асимметричным образом (на 55° с левой стороны и на -35° с правой стороны), и путем обеспечения поворота оси 3 поворота рычага двусторонне-симметричным образом (60°) (первый вариант осуществления).

[фиг. 12]

фиг. 12 представляет собой вид сверху пространственного положения планера с фиг. 11, совершающего круговое движение.

[фиг. 13]

фиг. 13 представляет собой вид сзади показанного на фиг. 12.

[фиг. 14]

фиг. 14 представляет собой вид спереди координат планера кренящегося планера, полученный путем обеспечения поворота осей 2 поворота плеча двусторонне-симметричным образом, и путем обеспечения поворота осей 3 поворота рычага двусторонне-асимметричным образом (первый вариант осуществления).

[фиг. 15]

фиг. 15 представляет собой вид в перспективе координат планера летательного аппарата, полученный путем обеспечения поворота оси 2 поворота плеча с левой стороны на 45°, обеспечения поворота оси 2 поворота плеча с правой стороны на -35°, и обеспечения поворота обоих осей 3 поворота рычагов на 90° (второй вариант осуществления).

[фиг. 16]

фиг. 16 представляет собой вид спереди показанного на фиг. 15.

[фиг. 17]

фиг. 17 представляет собой вид сбоку показанного на фиг. 15.

[фиг. 18]

фиг. 18 представляет собой вид сверху координат планера летательного аппарата, полученный путем обеспечения поворота осей 2 поворота плеча и осей 3 поворота рычага двусторонне-симметричным образом (на 45° и 90° соответственно) (второй вариант осуществления).

[фиг. 19]

фиг. 19 представляет собой вид сбоку пространственного положения летящего горизонтально планера с фиг. 18.

[фиг. 20]

фиг. 20 представляет собой вид сверху координат планера, полученный путем обеспечения поворота осей 2 поворота плеча и осей 3 поворота рычага двусторонне-симметричным образом (на 25° и 90° соответственно) (второй вариант осуществления).

[фиг. 21]

фиг. 21 представляет собой вид сбоку пространственного положения планера с фиг. 20 с поднятой носовой частью.

[фиг. 22]

фиг. 22 представляет собой вид сверху координат планера летательного аппарата, полученный путем обеспечения поворота осей 2 поворота плеча и осей 3 поворота рычага двусторонне-симметричным образом (на 65° и 90° соответственно) (второй вариант осуществления).

[фиг. 23]

фиг. 23 представляет собой вид сбоку пространственного положения планера с фиг. 22 с опущенной носовой частью.

[фиг. 24]

фиг. 24 представляет собой вид сверху координат планера летательного аппарата, полученный путем обеспечения поворота осей 2 поворота плеча двухсторонне-асимметричным образом (на 45° с левой стороны и на -35° с правой стороны), и путем обеспечения поворота оси 3 поворота рычага двусторонне-симметричным образом (90°) (второй вариант осуществления).

[фиг. 25]

фиг. 25 представляет собой вид сверху пространственного положения планера с фиг. 24, совершающего круговое движение.

[фиг. 26]

фиг. 26 представляет собой вид сзади показанного на фиг. 25.

[фиг. 27]

фиг. 27 представляет собой вид сверху пространственного положения остановившегося в пространстве планера с поднятой носовой частью, что достигается путем обеспечения поворота осей 2 поворота плеча и осей 3 поворота рычага двусторонне-симметричным образом (на 25° и 90° соответственно) (второй вариант осуществления).

[фиг. 28]

фиг. 28 представляет собой вид сверху пространственного положения планера, поворачивающегося вокруг оси рыскания во время остановки в пространстве с поднятой носовой частью, что достигается путем обеспечения поворота осей 2 поворота плеча двусторонне-симметричным образом, и путем обеспечения поворота осей 3 поворота рычага двусторонне-асимметричным образом (на 30° с левой стороны и на 120° с правой стороны) (второй вариант осуществления).

[фиг. 29]

фиг. 29 представляет собой вид сбоку показанного на фиг. 28.

[фиг. 30]

фиг. 30 представляет собой вид сверху пространственного положения планера, который движется назад при остановке в пространстве с поднятой носовой частью, что достигается путем обеспечения поворота осей 2 поворота плеча и осей 3 поворота рычага двухсторонне-симметричным образом (на 25° и 120° соответственно) (второй вариант осуществления).

[фиг. 31]

фиг. 31 представляет собой вид сверху координат планера летательного аппарата, полученный путем обеспечения поворота осей 2 поворота плеча двухсторонне асимметричным образом (на 25° с левой стороны и на 0° с правой стороны), и путем обеспечения поворота оси 3 поворота рычага двусторонне-симметричным образом (90°).

[фиг. 32]

фиг. 32 представляет собой вид сверху пространственного положения планера с фиг. 31, движущегося в поперечном направлении во время остановки в пространстве (второй вариант осуществления).

[фиг. 33]

фиг. 33 представляет собой вид спереди показанного на фиг. 32.

[фиг. 34]

фиг. 34 представляет собой вид в перспективе пространственного положения летящего горизонтально планера (третий вариант осуществления).

[фиг. 35]

фиг. 35 представляет собой вид сверху пространственного положения планера, остановившегося в пространстве с поднятой носовой частью (третий вариант осуществления).

[фиг. 36]

фиг. 36 представляет собой вид в перспективе показанного на фиг. 35 (третий вариант осуществления).

[Описание вариантов осуществления]

[0011]

Далее описаны три варианта осуществления.

Первый вариант осуществления

[0012]

На фиг. 1-14 показан летательный аппарат типа с обычным взлетом и посадкой согласно настоящему изобретению.

[0013]

На фиг. 5 и 6 показана схема координат планера, иллюстрирующая состояние осей 2 поворота плеча и осей 3 поворота рычага, когда планер летит горизонтально, и схема их пространственного положения, когда планер летит в этом состоянии. Планер горизонтально уравновешивает планер и летит по горизонтали путем обеспечения поворота осей 2 поворота вращаться и установки точек 5 подъемной силы с левой и правой сторон планера и центра 4 тяжести планера в одинаковых положениях в координатах Z планера, а также регулирует направления подъемных сил в точках 5 подъемных сил, создаваемых в крыльях 6, путем обеспечения поворота осей 3 поворота рычага.

[0014]

На фиг. 7-10 показаны схемы координат планера, иллюстрирующие способ управления тангажом планера и схемы его пространственных положений. Управление тангажом для подъема носовой части выполняется с помощью действия, которое вызывается поворотом осей 2 поворота плеча для перемещения точек 5 подъемной силы с обеих сторон планера к передней стороне планера за пределами центра 4 тяжести планера, при этом центр 4 тяжести планера поворачивается с использованием прямой линии, соединяющей обе точки 5 подъемной силы, в качестве оси, и стремиться переместиться и стабилизироваться ниже упомянутой прямой линии. Аналогичным образом носовую часть опускают за счет перемещения обеих точек 5 подъемной силы на заднюю сторону планера за пределами центра 4 тяжести планера.

[0015]

На фиг. 11-13 показана схема координат планера, иллюстрирующая способ управления круговым движением планера, и схемы его пространственных положений. Угол поворота одной из двух осей 2 поворота плеча, в зависимости от того, какая из них находится на внутренней стороне во время кругового движения, уменьшают по сравнению с углом поворота другой оси, расположенной на наружной стороне, для перемещения точки 5 подъемной силы, расположенной на внутренней стороне кругового движения к передней стороне планера за пределами точки 5 подъемной силы, расположенной на наружной стороне, создавая наклон прямой линии, соединяющей обе точки 5 подъемной силы, относительно оси X, оси Y и ось Z координат планера. При этом два типа управления, а именно управление подъемом носовой части и управление креном, обеспечиваются посредством стабилизирующего действия, обеспечиваемого когда центр 4 тяжести планера поворачивается вокруг оси с наклоном и стремится переместиться ниже упомянутой оси. Кроме того, круговое движение происходит таким образом, что поворотом оси рыскания вокруг крыльев 6 управляют, когда крыло 6 на внутренней стороне кругового движения с увеличенным углом атаки замедляется из-за сопротивления воздуха, поскольку уменьшается угол поворота оси 2 поворота плеча.

[0016]

фиг. 14 представляет собой схему координат планера, иллюстрирующую способ управления креном планера. Управление поворотом осуществляют посредством поворота осей 3 поворота рычага двусторонне-асимметричным образом и наклона направлений подъемных сил двусторонне-асимметричным образом.

Второй вариант осуществления

[0017]

На фиг. 15-33 показан летательный аппарат типа с вертикальным взлетом и посадкой согласно настоящему изобретению.

[0018]

На фиг. 18 и 19 показаны схема координат планера во время горизонтального полета и схема его пространственного положения. Второй вариант осуществления не имеет отличий от первого в отношении способа управления и отличается от первого варианта осуществления только тем, что источником подъемной силы планера является плоскость 8 вращения пропеллера, а не крылья 6.

[0019]

На фиг. 20-23 показаны схемы координат планера, иллюстрирующие способ управления тангажом планера и схемы его пространственных положений. Способ управления является таким же, как в первом варианте осуществления.

[0020]

На фиг. 24 и 26 показана схема координат планера, иллюстрирующая способ управления круговым движением планера, и схемы его пространственных положений. Этот способ управления является таким же, как в первом варианте осуществления, и отличается от него только тем, что источником сопротивления воздуха, используемым для обеспечения поворота оси рыскания планера, является плоскость 8 вращения пропеллера, а не крылья 6.

[0021]

Способ управления креном планера является таким же, как в первом варианте осуществления.

[0022]

фиг. 27 представляет собой схему пространственного положения, когда планер остановился в пространстве с поднятой носовой частью. Это управление тангажом является таким же, как в первом варианте осуществления.

[0023]

фиг. 28 представляет собой схему пространственного положения, когда планер поворачивается вокруг оси рыскания при остановке в пространстве с поднятой носовой частью. Управление поворотом оси рыскания вокруг планера осуществляют посредством поворота осей 3 поворота рычага двусторонне-асимметричным образом и наклона направлений подъемных сил в точках 5 подъемной силы двусторонне-асимметричным образом.

[0024]

фиг. 29 представляет собой вид сбоку показанного на фиг. 28.

[0025]

На фиг. 30 показана схема пространственного положения, когда планер движется назад при остановке в пространстве с поднятой носовой частью. Планер движется назад путем обеспечения поворота оси 3 поворота рычага двусторонне-симметричным образом и наклона направления подъемных сил в обеих точках 5 подъемной силы на задней стороне планера.

[0026]

фиг. 31 представляет собой схему координат планера, когда планер движется в поперечном направлении планера при остановке в пространстве с поднятой носовой частью. Угол поворота оси двух осей 2 поворота плеча, в зависимости от того, какая из них находится на передней стороне в направлении продвижения во время бокового перемещения, уменьшен относительно другой оси на задней стороне для перемещения точки 5 подъемной силы, расположенной на передней стороне в направлении продвижения к передней стороне планера за пределами точки 5 подъемной силы на задней стороне, создавая наклон прямой линии, соединяющей обе точки 5 подъемной силы по отношению к оси X, оси Y и оси Z координат планера. При этом два типа управления, а именно управление подъемом носовой части и управление креном, обеспечиваются посредством стабилизирующего действия, обеспечиваемого когда центр 4 тяжести планера поворачивается вокруг оси с наклоном и стремится переместиться ниже упомянутой оси. В результате боковое движение происходит за счет использования наклона направлений подъемных сил в точках 5 подъемной силы в поперечном направлении вместе с планером.

[0027]

На фиг. 32 и 33 показаны схемы пространственных положений показанного на фиг. 31.

Третий пример

[0028]

На фиг. 34-36 показан летательный аппарат с вертикальным взлетом и посадкой, в котором используется пункт 2 формулы настоящего изобретения и который включает реактивные двигатели на крыльях 6. Способ управления полетом планера является таким же, как во втором варианте осуществления.

[Перечень ссылочных обозначений]

[0029]

1 Носовая часть

2 Ось поворота плеча

3 Ось поворота рычага

4 Центр тяжести планера

5 Точка подъемной силы

6 Крыло

7 Вал пропеллера

8 Плоскость вращения пропеллера

1. Летательный аппарат, в котором, когда трехмерные ортогональные координаты, представленные плоскостью XY с осью Y в качестве вертикальной оси, используются в качестве координат планера летательного аппарата на виде спереди, и нижеследующие (1)-(4) определены относительно указанных координат планера,

(1) ось поворота плеча: ось, полученная путем обеспечения поворота верхней части оси, параллельной оси Y, вокруг оси Z в диапазоне от 45 до 60°, наклона верхней части наружу относительно планера, обеспечения поворота верхней части вокруг оси X в диапазоне от 20 до 35° и наклона верхней части в направлении носовой части планера,

(2) координаты плеча: ортогональные координаты с осью поворота плеча в качестве оси Y, проходящей через начало координат,

(3) ось поворота рычага: ось, прикрепленная к оси поворота плеча, проходящая наружу относительно планера, получаемая путем обеспечения поворота оси, параллельной оси X координат плеча, вокруг оси Z координат плеча в диапазоне от 20 до 35°, и наклона дальней стороны оси в верхнем направлении планера, и проходящая через координаты плеча Z=0,

(4) точка подъемной силы: одна точка, представляющая подъемную силу, действующую на одно основное крыло с одной стороны летательного аппарата,

одна или несколько пар осей поворота плеча и осей поворота рычага предусмотрены на левой и правой сторонах планера летательного аппарата, при этом относительные положения точек подъемной силы, генерируемых источниками подъемной силы планера, прикрепленными к осям поворота рычага, изменяют относительно планера путем обеспечения поворота оси поворота плеча, при этом направления подъемных сил, генерируемых в точках подъемной силы, изменяют путем обеспечения изменения осей поворота рычага, при этом летательным аппаратом управляют посредством комбинаций упомянутых изменений.

2. Летательный аппарат по п. 1, в котором в трехмерных ортогональных координатах, когда ось поворота рычага, проходящая через координаты плеча Z=0, определена в качестве первой оси поворота рычага, и когда ось поворота рычага, проходящая через координаты плеча Z = 0, определена в качестве второй оси поворота рычага, вместо упомянутой первой оси поворота используется вторая ось поворота рычага.