Тейлситтер
Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям летательных аппаратов вертикального взлета и посадки. Тейлситтер (1', 1'') содержит крыло (4) с замкнутой фронтальной секцией (C), фюзеляж (2), из которого выступает упомянутое крыло, упомянутый фюзеляж продолжается параллельно первой оси (Y). Крыло представляет собой неплоское замкнутое крыло, содержащее первый участок (5), выступающий из упомянутого фюзеляжа, второй участок (6), расположенный на расстоянии от упомянутого первого участка, первую и вторую соединительные секции (7), которые расположены между соответствующими концами (8, 9) упомянутого первого участка (5) и упомянутого второго участка. Первый участок и второй участок параллельны друг другу и проходят параллельно второй оси (X), которая ортогональна упомянутой первой оси (Y), причем упомянутая первая ось (Y) расположена вертикально при использовании в положении взлета/посадки и наклонена относительно вертикального направления в положении крейсерского полета. Обеспечивается уменьшение размеров летательного аппарата, улучшение летных характеристик при обычной продольной балансировке. 13 з.п. ф-лы, 20 ил.
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Данная заявка на патент испрашивает приоритет от европейской патентной заявки № 18180581.3, поданной 28 июня 2018 г., полное описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к летательному аппарату, приземляющемуся на хвостовую часть- тейлситтеру.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
С середины двадцатого века в авиастроении осознали потребность в летательных аппаратах, способных осуществлять вертикальный взлет и посадку, и имеющих достаточно высокие показатели крейсерской скорости, чтобы быстро преодолевать маршруты средней и большой протяженности.
Частичным решением этой проблемы являются вертолеты и конвертопланы, которые, однако, не лишены недостатков.
В действительности максимальная скорость вертолетов составляет около 350 км/ч. В конвертопланах требуется осуществлять поворот гондол с несущими винтами между конфигурацией вертолета и конфигурацией самолета, что является особенно сложным с точки зрения конструктивного исполнения.
Еще одним решением, предложенным для удовлетворения этой потребности, являются самолеты с вертикальным взлетом и посадкой (СВВП). Они имеют взлетно-посадочную конфигурацию с горизонтально расположенным фюзеляжем и двигателями, способными ориентировать тягу в вертикальном направлении во время взлета/посадки или в горизонтальном направлении во время горизонтального поступательного полета.
Несмотря на их широкое использование и эффективность, конструкция самолетов вертикального взлета и посадки является особенно сложной. Эта сложность является следствием того, что необходимо выборочно ориентировать направление тяги двигателей в соответствии с условиями взлета/посадки/полета летательного аппарата.
Еще одно решение, предложенное для удовлетворения вышеупомянутой потребности, было разработано между сороковыми и шестидесятыми годами двадцатого века и заключается в летательных аппаратах, приземляющихся на хвостовую часть.
Эти летательные аппараты, в основном, состоят из фюзеляжа, пары полукрыльев, одного или нескольких элементов привода, обычно установленных на фюзеляже, и хвостового оперения, оснащенного подвижными поверхностями для управления летательным аппаратом.
Порядок полета летательного аппарата, приземляющегося на хвостовую часть, предполагает взлет с вертикально расположенным фюзеляжем летательного аппарата, первую переходную фазу, в которой летательный аппарат поворачивается на девяносто градусов так, чтобы занять крейсерское положение, и вторую переходную фазу, в которой летательный аппарат возвращается в положение для выполнения посадки, когда его фюзеляж расположен вертикально.
Во время взлета и посадки летательный аппарат, приземляющийся на хвостовую часть, опирается на землю с помощью колес, обычно расположенных на хвостовом оперении такого летательного аппарата.
Далее, в условиях взлета/посадки тяга двигателей преодолевает вес летательного аппарата, приземляющегося на хвостовую часть, и аэродинамическое сопротивление воздуха в условиях его полета.
Прототипы таких технических решений представлены летательными аппаратами Lockheed XFV-1, Convair XFY-1 Pogo и Ryan X-13 Vertijet.
Известные технические решения для летательных аппаратов, приземляющихся на хвостовую часть, описаны в US-2017/0297699, CN-A-106938701, US-A-2017/0166305, WO-A-2016/209350, US-A-2016/0311553 и US-B-5,114,096.
Летательные аппараты, приземляющиеся на хвостовую часть, особенно выгодны, поскольку они имеют компоновку, по существу аналогичную компоновке самолетов, и, следовательно, отличаются простотой конструкции по сравнению с конструкциями конвертопланов и самолетов вертикального взлета и посадки.
Кроме того, в отличие от вертолетов, у летательных аппаратов, приземляющихся на хвостовую часть, нет особых ограничений в отношении максимальной крейсерской скорости, величина которой сравнима со скоростями обычных самолетов.
Тем не менее, вертикальное положение летательных аппаратов, приземляющихся на хвостовую часть, во время их взлета и посадки накладывает геометрические и эксплуатационные ограничения на форму полукрыльев, особенно когда вес такого летательного аппарата превышает определенное пороговое значение. Например, чтобы минимизировать чувствительность к порывам ветра во время взлета и посадки, необходимо минимизировать поверхность полукрыла, подверженную воздействию ветра.
Как следствие, поведение летательных аппаратов, приземляющихся на хвостовую часть, в крейсерском положении ухудшается из-за конфигурации таких полукрыльев.
Это существенно препятствует эффективному использованию летательных аппаратов, приземляющихся на хвостовую часть. Фактически, большинство из ранее упомянутых прототипов никогда не доводили до состояния фактически выпускаемых летательных аппаратов. Вследствие этого в течение последних пятидесяти лет практически отказались от использования летательных аппаратов, приземляющихся на хвостовую часть, в основном, в пользу самолетов вертикального взлета и посадки (СВВП).
В отрасли осознают потребность в производстве летательных аппаратов, приземляющихся на хвостовую часть, характеристики которых при обычной продольной балансировке являются сопоставимыми с характеристиками традиционных самолетов.
В отрасли также осознают потребность упростить взлет и посадку летательных аппаратов, приземляющихся на хвостовую часть.
Наконец, в отрасли осознают потребность сочетания уменьшенного размера летательных аппаратов, приземляющихся на хвостовую часть, с вышеупомянутыми улучшенными летными характеристиками при обычной продольной балансировке.
В WO-A-2015/005954 раскрыт летательный аппарат, приземляющийся на хвостовую часть, согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения.
В EP-A-3243750 раскрыта распределенная двигательная система для летательного аппарата, содержащая силовую конструкцию, множество гидравлических или электрических двигателей, расположенных внутри или прикрепленных к такой силовой конструкции в распределенной конфигурации; воздушный винт, функционально соединенный с каждым из гидравлических или электрических двигателей, источник гидравлической или электрической энергии, расположенный внутри или прикрепленный к такой силовой конструкции и сопряженный с каждым двигателем, расположенным внутри силовой конструкции или прикрепленным к ней, при этом такой источник гидравлической или электрической энергии обеспечивает плотность энергии для летательного аппарата, достаточную, чтобы реализовать и поддерживать работу такого летательного аппарата, контроллер, сопряженный с каждым из гидравлических или электрических двигателей, и один или несколько процессоров, сопряженных с возможностью обмена данными с каждым контроллером, которые управляют работой и скоростью множества гидравлических или электрических моторов.
В EP-A-3263445 раскрыт летательный аппарат, включающий в себя летающую силовую конструкцию, имеющую планер, двигательную систему, присоединенную к планеру, и систему управления полетом, функционально связанную с двигательной системой, при этом летающая силовая конструкция имеет режим вертикального взлета и посадки, а также режим горизонтального полета. Блок гондолы может быть выборочно прикреплен к летающей силовой конструкции так, что такая летающая силовая конструкция может поворачиваться вокруг блока гондолы, при этом такой блок гондолы остается, в основном, в горизонтальном положении во время вертикального взлета и посадки, горизонтального полета и переходов между ними.
В WO-A-2016/058502 раскрыт летательный аппарат (ЛА), приземляющийся на хвостовую часть, содержащий корпус ЛА, крыло ЛА, устройство управления ориентацией и устройство главной тяги, использующее в качестве силового устройства тепловой двигатель, при этом крыло такого ЛА содержит левое полукрыло и правое полукрыло, устройство управления ориентацией содержит устройство регулировки по крену, устройство регулировки угла тангажа и систему управления полетом.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является создание летательного аппарата, приземляющегося на хвостовую часть, который позволит удовлетворить, по меньшей мере, одну из вышеупомянутых потребностей простым и недорогим способом.
Вышеупомянутая задача решается настоящим изобретением, поскольку оно относится к летательному аппарату, приземляющемуся на хвостовую часть, согласно пункту 1 формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для лучшего понимания настоящего изобретения здесь и далее будут описаны два предпочтительных варианта осуществления исключительно в качестве неограничивающего примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых
- Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе варианта осуществления летательного аппарата, приземляющегося на хвостовую часть, показанный исключительно в иллюстративных целях, в положении для взлета и посадки;
- Фиг. 2 представляет собой вид в перспективе летательного аппарата, приземляющегося на хвостовую часть, показанного на Фиг. 1, в крейсерском положении;
- Фиг. 3 и 4 представляют собой вид в перспективе летательного аппарата, приземляющегося на хвостовую часть, показанного на Фиг. 1 и 2, во время выполнения первого маневра и, соответственно, в положении взлета/посадки и в крейсерском положении;
- Фиг. 5 и 6 представляют собой вид в перспективе летательного аппарата, приземляющегося на хвостовую часть, показанного на Фиг. 1 и 2, во время выполнения второго маневра и, соответственно, в положении взлета/посадки и в крейсерском положении;
- Фиг. 7 и 8 представляют собой вид в перспективе летательного аппарата, приземляющегося на хвостовую часть, показанного на Фиг. 1 и 2, во время выполнения третьего маневра и, соответственно, в положении взлета/посадки и в крейсерском положении;
- Фиг. 9 представляет собой вид в перспективе первого варианта осуществления летательного аппарата, приземляющегося на хвостовую часть, выполненного в соответствии с принципами настоящего изобретения, в крейсерском положении;
- Фиг. 10 представляет собой вид в перспективе дополнительного варианта осуществления летательного аппарата, приземляющегося на хвостовую часть, показанный исключительно в иллюстративных целях, в положении для взлета и посадки;
- Фиг. 11 представляет собой вид в перспективе летательного аппарата, приземляющегося на хвостовую часть, показанного на Фиг. 10, в крейсерском положении;
- Фиг. 12 и 13 представляют собой вид в перспективе летательного аппарата, приземляющегося на хвостовую часть, показанного на Фиг. 10 и 11, во время выполнения первого маневра и, соответственно, в положении взлета/посадки и в крейсерском положении;
- Фиг. 14 и 15 представляют собой вид в перспективе летательного аппарата, приземляющегося на хвостовую часть, показанного на Фиг. 10 и 11, во время выполнения второго маневра и, соответственно, в положении взлета/посадки и в крейсерском положении;
- Фиг. 16 и 17 представляют собой вид в перспективе летательного аппарата, приземляющегося на хвостовую часть, показанного на Фиг. 10 и 11, во время выполнения третьего маневра и, соответственно, в положении взлета/посадки и в крейсерском положении;
- Фиг. 18 и 19 представляют собой вид в перспективе дополнительных вариантов осуществления летательного аппарата, приземляющегося на хвостовую часть, показанный исключительно в иллюстративных целях, соответственно, в положении для взлета/посадки и в крейсерском положении; и
- Фиг. 20 представляет собой вид в перспективе второго варианта осуществления летательного аппарата, приземляющегося на хвостовую часть, выполненного в соответствии с принципами настоящего изобретения.
ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На Фиг. 1 и 2 позиция 1 обозначает тейлситтер изготовленный согласно настоящему изобретению.
Данный тейлситтер 1 содержит фюзеляж 2.
Можно идентифицировать набор из трех осей, составляющий одно целое с тейлситтером 1, имеющий начало в центре тяжести тейлситтера 1 и образованный
- осью Y, параллельной направлению удлинения фюзеляжа 2;
- осью X, перпендикулярной оси Y; и
- осью Z, перпендикулярной осям X-Y.
Тейлситтер 1 может занять положение крейсерского полета (показанное на Фиг. 2) известным способом. В таком положении крейсерского полета ось Y наклонена по отношению к вертикальному направлению. В частности, при горизонтальном полете на постоянной высоте ось Y расположена горизонтально.
Выражение «положение крейсерского полета» используется в этом описании для обозначения конфигурации полета, в которой тейлситтер 1 движется со скоростью, имеющей, по меньшей мере, составляющую горизонтального полета.
В таком положении крейсерского полета тейлситтера 1 повороты тейлситтера 1 вокруг осей X-Y-Z связаны со следующими маневрами:
- крен, а именно вращение вокруг оси Y (Фиг. 6);
- тангаж, а именно вращение вокруг оси X (Фиг. 4);
- рыскание, а именно вращение вокруг оси Z (Фиг. 8).
Тейлситтер 1 также может принимать положение взлета/посадки, показанное на Фиг.1, где ось Y расположена вертикально.
В таком положении взлета/посадки повороты тейлситтера 1 вокруг осей X-Y-Z связаны со следующими маневрами:
- крен, а именно вращение вокруг оси Z (Фиг. 5);
- тангаж, а именно вращение вокруг оси X (Фиг. 7); И
- рыскание, а именно вращение вокруг оси Y (Фиг. 3).
Порядок полета тейлситтера 1 предусматривает первый переход из положения взлета в положение крейсерского полета, сохранение положения крейсерского полета и второй переход из положения крейсерского полета в положение посадки.
Тейлситтер 1 преимущественно содержит крыло 4 с замкнутой фронтальной секцией С, которая продолжается от фюзеляжа 2.
В этом описании термин «крыло с замкнутой фронтальной секцией» означает замкнутое на себя неплоское крыло без свободных концов.
Фронтальная секция C ограничена проекцией крыла 4 на плоскость, ортогональную оси Y.
Более подробно, крыло 4, в основном, содержит
- пару полукрыльев 5, консольно выступающих из соответствующих взаимно противоположных сторон фюзеляжа 2;
- участок 6, расположенный над полукрыльями 5 в положении крейсерского полета летательного аппарата 1; и
- пару соединительных секций 7, которые продолжаются между соответствующими свободными концами 8 полукрыльев 5 и соответствующими свободными концами 9 участка 6.
В показанном случае, участок 6 и полукрылья 5 параллельны друг другу.
Полукрылья 5 и участок 6 продолжаются вдоль оси Х.
В показанном случае общая длина полукрыльев 5 по оси Х равна длине участка 6 по оси Х.
В показанном случае полукрылья 5 и участок 6 также являются прямыми, с постоянной хордой, нулевой стреловидностью крыла и нулевым углом поперечного V крыла.
Секции 7 параллельны друг другу и продолжаются вдоль оси Z, которая ортогональна осям X-Y.
Тейлситтер 1 также содержит дополнительную соединительную секцию 14, продолжающуюся между фюзеляжем 2 и средней секцией 18 участка 6.
В частности, секция 14 продолжается в направлении Z параллельно секциям 7 и расположена по центру между ними.
В показанном случае и применительно к положению крейсерского полета тейлситтера 1, участок 6 расположен над полукрыльями 5.
Фюзеляж 2 также содержит
- пару посадочных элементов 11, расположенных на хвостовой части 12 фюзеляжа 2; и
- переднее горизонтальное оперение 13, расположенное возле носовой части 10, противоположной хвостовой части 12 фюзеляжа 2.
Крыло 4 также несет
- пару двигателей 15a и 15b, установленных на крыле 4; и
- множество посадочных элементов 20, которые опираются на землю, когда тейлситтер 1 находится в положении взлета/посадки.
В частности, каждый двигатель 15a и 15b содержит
- ступицу 16, которая вращается вокруг соответствующей оси A, параллельной оси Y, и приводится во вращение элементом привода, который не показан; и
- множество лопастей 17, консольно выступающих из ступицы 16 вдоль соответствующих осей B.
В частности, лопасти 17 вращаются как одно целое со ступицей 16 вокруг соответствующей оси A.
Оси A ступиц 16 двигателей 15a и 15b обращены к фронтальной секции C крыла 4.
Другими словами, оси A расположены вдоль фронтальной секции C крыла 4.
Оси A ступиц 16 двигателей 15a и 15b обращены к фронтальной секции C, где соответствующие полукрылья 5 пересекаются с соответствующими секциями 7.
Оси A ступиц 16 двигателей 15a и 15b также расположены на взаимно противоположных боковых сторонах фюзеляжа 2 по отношению к средней плоскости фюзеляжа 2, параллельной осям Y-Z и ортогональной оси X.
Циклический шаг лопастей 17 каждого двигателя 15a и 15b является фиксированным.
В показанном случае тейлситтер 1 содержит блок 19 управления (схематично показан на Фиг. 2, 4, 6 и 8), запрограммированный для управления, независимо друг от друга, угловой скоростью двигателей 15a и 15b относительно соответствующих осей вращения A и общим углом установки лопастей 17 по отношению к воздушному потоку.
Таким образом, блок 19 управления запрограммирован на управление тягой, создаваемой соответствующими двигателями 15a и 15b.
Лопасти 17 консольно выступают от крыла 4 на сторону, обращенную к носовой части 10 фюзеляжа 2.
Более подробно, посадочные элементы 20 расположены на углах пересечения полукрыльев 5 и секций 7, а также на пересечении секций 7 и участка 6.
Посадочные элементы 20 выступают от крыла 4 на сторону, обращенную к хвостовой части 12 фюзеляжа 2.
В показанном случае имеется четыре посадочных элемента 20.
Полукрылья 5 также содержат множество соответствующих элеронов 21, расположенных после соответствующих двигателей 15a и 15b, в зависимости от условий полета тейлситтера 1.
На элероны 21 воздействует воздушный поток, создаваемый двигателями 15а и 15b.
Начиная с нейтрального положения, показанного на Фиг. 4 и 5, элероны 21 управляются блоком 19 управления
- симметричным образом, т.е. когда они склоняются в одном направлении и на один и тот же угол относительно крыла 4 (Фиг. 7 и 8); или
- несимметричным образом, т.е. когда они склоняются в противоположных направлениях и на один и тот же угол относительно крыла 4 (Фиг. 6 и 3).
Со ссылкой на Фиг. 3-8, знак «+» обозначает подъем элеронов 21 относительно соответствующих полукрыльев 5, а знак «-» обозначает опускание элеронов 21 относительно соответствующих полукрыльев 5.
Тейлситтер 1 не имеет хвостового оперения или дополнительных подвижных конструкций крыла, кроме крыла 4.
Другими словами, управление креном, тангажом и рысканием тейлситтера 1 осуществляется исключительно за счет регулирования тяги двигателей 15а и 15b и работы элеронов 21.
В качестве альтернативы, изменение крена тейлситтера 1 в положении крейсерского полета регулируется подвижными поверхностями переднего горизонтального оперения 13.
Тейлситтер 1 может быть дроном, несущим на фюзеляже 2 соответствующее оборудование.
Как вариант, в фюзеляже 2 может быть размещен экипаж.
В дополнительном варианте осуществления, который не показан, тейлситтер 1 может не содержать фюзеляжа 2 и может состоять только из крыла 4 и, при необходимости, датчика, например антенны или нагрузки, размещенных на крыле 4.
Работа тейлситтера 1 описана, начиная от состояния взлета (Фиг. 1), при этом ось Y фюзеляжа 2 расположена вертикально, а колеса 11 и 20 обеспечивают опору тейлситтера 1 на земле.
Работа двигателей 15a и 15b обеспечивает отрыв тейлситтера 1 от земли. На этом этапе двигатели 15a и 15b противодействуют весу тейлситтера 1 и преодолевают его, что позволяет оторваться от земли.
Затем тейлситтер 1 выполняет первый переход, в конце которого он достигает положения крейсерского полета (Фиг. 2), в котором ось Y фюзеляжа 2 наклонена по отношению к вертикали направлению, а в случае полета на постоянной высоте, по существу, является горизонтальной.
На этом этапе двигатели 15a и 15b противодействуют сопротивлению воздуха, а крыло 4 создает подъемную силу, необходимую для поддержания тейлситтера 1 в полете.
Далее тейлситтер 1 выполняет второй переход, в конце которого он достигает положения посадки, полностью аналогичного положению при взлете. В таком положении для посадки ось Y фюзеляжа 2 параллельна вертикальному направлению, а двигатели 15a и 15b противодействуют весу тейлситтера 1, обеспечивая постепенное приближение к земле.
Высота тейлситтера 1 постепенно уменьшается до тех пор, пока посадочные элементы 20 не коснутся земли, что является завершением маневра посадки.
Во время вышеупомянутых этапов полета тейлситтер 1 управляется следующим образом.
Наклон тейлситтера 1 относительно оси Z осуществляется и регулируется путем удержания элеронов 21 в нейтральном положении и установки величины тяги S1 двигателя 15a и величины тяги S2 двигателя 15b так, чтобы создать на тейлситтере 1 крутящий момент относительно оси Z. Важно отметить, что значения тяги S1 и S2 отличаются друг от друга (Фиг. 4 и 5).
Наклон тейлситтера 1 относительно оси Z соответствует маневру крена, когда тейлситтер 1 находится в состоянии взлета/посадки (Фиг. 5), и маневру рыскания, когда тейлситтер 1 находится в положении крейсерского полета (Фиг. 4).
Наклон тейлситтера относительно оси X осуществляется и регулируется путем управления элеронами 21 симметричным образом, то есть путем их наклона вверх или вниз, чтобы получить на тейлситтере 1 крутящий момент относительно оси X (Фиг. 7 и 8). В качестве альтернативы, этот наклон может быть достигнут путем воздействия на подвижные поверхности, находящиеся на переднем горизонтальном оперении 13.
Наклон тейлситтера 1 относительно оси X соответствует маневру тангажа как в случае, когда тейлситтер 1 находится в состоянии взлета/посадки (Фиг. 7), так и в случае, когда тейлситтер 1 находится в положении крейсерского полета (Фиг. 8).
Наклон тейлситтера 1 относительно оси Y осуществляется и регулируется путем наклона элеронов 21 несимметричным образом, то есть путем наклона одного элерона вверх, а другого - вниз, для создания на тейлситтере 1 крутящего момента вокруг оси X (Фиг. 3 и 6).
Наклон тейлситтера 1 относительно оси Y соответствует маневру рыскания, когда тейлситтер 1 находится в состоянии взлета/посадки (Фиг. 3), и маневру крена, когда летательный аппарат 1 находится в положении крейсерского полета (Фиг. 6).
Со ссылкой на Фиг. 9, позиция 1' указывает на тейлситтер, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Тейлситтер 1' аналогичен тейлситтеру 1, и будет описан ниже только с учетом различий; где это возможно, идентичные и соответствующие части тейлситтера 1' и тейлситтера 1 будут обозначены одинаковыми номерами позиций.
В частности, тейлситтер 1' отличается от тейлситтера 1 тем, что крыло 4 содержит дополнительный участок 30, расположенный под полукрыльями 5 в положении крейсерского полета тейлситтера 1.
Участок 30 и полукрылья 5 соединены первыми секциями 31 на соответствующих свободных концах 32 и 8. Кроме того, центральная секция участка 30 соединена с фюзеляжем 2 посредством секции 33, расположенной между секциями 31 по оси X. Секции 31 и 33 продолжаются параллельно оси Z.
Участок 30 снабжен дополнительными посадочными элементами 20.
Работа тейлситтера 1' аналогична работе тейлситтера 1, и поэтому не описывается подробно.
Со ссылкой на Фиг. 10 и 11, позиция 1'' обозначает тейлситтер, согласно дополнительному варианту осуществления.
Тейлситтер 1'' похож на тейлситтер 1 и будет описан ниже только с учетом различий; где это возможно, идентичные и соответствующие части тейлситтеров 1'' и 1 будут обозначены одинаковыми номерами позиций.
В частности, тейлситтер 1'' отличается от тейлситтера 1 тем, что
- содержит четыре двигателя 15a, 15b, 15c и 15d, расположенные на углах пересечения полукрыльев 5 и секций 7, а также на пересечении секций 7 и участка 6;
- не содержит элеронов 21; и
- не содержит переднего горизонтального оперения 13.
В частности, оси A ступиц 16 двигателей 15a, 15b, 15c и 15d обращены к фронтальной секции C крыла 4, в углах пересечения между полукрыльями 5 и секциями 7, а также между секциями 7 и участком 6.
Другими словами, оси A расположены вдоль фронтальной секции C крыла 4.
Оси A ступиц 16 двигателей 15a и 15b обращены к фронтальной секции C на соответствующих концах 8 полукрыльев 5.
Оси A ступиц 16 двигателей 15c и 15d обращены к фронтальной секции C участка 6 на конце 9 крыла 4.
В частности, оси A ступиц 16 двигателей 15a и 15b расположены в углах пересечения между полукрыльями 5 и секциями 7, то есть на концах 8 соответствующих полукрыльев 5.
Оси A ступиц 16 двигателей 15c и 15d расположены в углах пересечения между секциями 7 и участком 6, т. е. на концах 9 участка 6.
Оси A ступиц 16 двигателей 15a и 15b (15c и 15d) также расположены на взаимно противоположных боковых сторонах относительно средней плоскости фюзеляжа 2, параллельной осям X-Z и ортогональной оси Y.
Двигатель 15c расположен над двигателем 15a, а двигатель 15d расположен над двигателем 15b, в положении крейсерского полета летательного аппарата 1 (фиг. 11).
Ступицы 16 двигателей 15a, 15b, 15c и 15d вращаются вокруг своих соответствующих осей A в разных направлениях друг относительно друга.
В частности, двигатели 15a и 15d могут вращаться в первом направлении вращения, например по часовой стрелке (против часовой стрелки). Двигатели 15b и 15c могут вращаться во втором направлении вращения, например против часовой стрелки (по часовой стрелке).
Работа тейлситтера 1'', отличается от тейлситтера 1, тем, что наклон относительно оси Y осуществляют и регулируют путем установки первых значений S1 тяги на двигателях 15a и 15d и вторых значений S2 тяги, отличных от S1, на двигателях 15b и 15c так, чтобы получить крутящий момент, параллельный оси Y, действующей на тейлситтер 1'' (Фиг. 15 и 16).
Важно отметить, что когда тяга S1 роторов 15a и 15d увеличивается, тяга S2 двигателей 15b и 15c уменьшается на ту же величину. Таким образом, результирующая общая тяга тейлситтера 1'' не изменяется, в то время как создается крутящий момент вокруг оси Y, что вызывает поворот тейлситтера 1'' вокруг оси Y.
Кроме того, наклон относительно оси Z осуществляют и регулируют путем установки первых значений S3 тяги на двигателях 15a и 15c и вторых значений S4 тяги, отличных от S3, на двигателях 15b и 15d так, чтобы получить крутящий момент, параллельный оси Z, действующей на тейлситтер 1'' (Фиг. 14 и 17).
Наклон тейлситтера 1'' относительно оси X осуществляют и регулируют путем установки первых значений S5 тяги на двигателях 15a и 15b и вторых значений S6 тяги, отличных от S5, на двигателях 15b и 15c, чтобы получить крутящий момент, параллельный оси X, действующей на тейлситтер 1'' (Фиг. 12 и 13).
Со ссылкой на Фиг. 18 и 19, позиция 1''' обозначает тейлситтер, согласно дополнительному варианту осуществления.
Тейлситтер 1''' аналогичен тейлситтеру 1'', и будет описан ниже только с учетом различий; где это возможно, идентичные и соответствующие части тейлситтера 1''' и тейлситтера 1'' будут обозначены одинаковыми номерами позиций.
В частности, тейлситтер 1''' отличается от тейлситтера 1'' тем, что
- содержит два двигателя 15a и 15b, расположенных в углах пересечения между секциями 7 и участком 6; и
- Содержит дополнительный двигатель 15'', установленный в носовой части 10 фюзеляжа 2.
Со ссылкой на Фиг. 20, позиция 1'''' указывает на тейлситтер, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Тейлситтер 1'''' похож на тейлситтер 1'' и будет описан ниже только с учетом различий; где это возможно, идентичные и соответствующие части тейлситтеров 1'''' и 1'' будут обозначены одинаковыми номерами позиций.
В частности, тейлситтер 1'''' отличается от тейлситтер 1'' тем, что крыло 4 содержит дополнительный участок 30, расположенный под полукрыльями 5 в положении крейсерского полета тейлситтера 1.
Участок 30 и полукрылья 5 соединены первыми секциями 31 на соответствующих свободных концах 32 и 8. Кроме того, центральная секция участка 30 соединена с фюзеляжем 2 посредством секции 33, расположенной между секциями 31 по оси X. Секции 31 и 33 продолжаются параллельно оси Z.
Участок 30 снабжен дополнительными колесами 20.
Работа тейлситтера 1'''' аналогична работе тейлситтера 1'' и поэтому не описывается подробно.
На основании изучения характеристик тейлситтера 1', 1'''', согласно настоящему изобретению, очевидны преимущества, которые могут быть получены с его помощью.
В частности, крыло 4 имеет замкнутую фронтальную секцию С.
Это означает, что можно не только повысить эффективность тейлситтера 1', 1'''' в положении крейсерского полета, но также получить следующие преимущества, являющиеся исключительно следствием его применения в тейлситтере 1', 1'''':
- минимизация поверхности, подверженной воздействию ветра, когда тейлситтер 1', 1'''' находится в положении взлета/посадки, за счет чего сводится к минимуму чувствительность к порывам ветра во время этапов взлета/посадки; и
- удовлетворение геометрических ограничений, обусловленных необходимостью иметь на этапах взлета/посадки крыло 4 ограниченного размера, параллельное оси X.
Кроме того, для обеспечения продольной устойчивости тейлситтеру 1', 1'''' не требуется хвостовое оперение. Фактически, тейлситтер 1'''' даже не требует наличия переднего горизонтального оперения 13 или элеронов 21, используемых симметричным способом, так как продольную устойчивость можно обеспечить за счет относительного расположения и профилей полукрыльев 5 и участка 6. Это позволяет еще больше снизить сложность и вес тейлситтера 1', 1''''.
Ссылаясь на тейлситтер 1', элероны 21 расположены непосредственно за двигателями 15a и 15b. Таким образом, когда тейлситтер 1' находится в положении крейсерского полета, на элероны 21 попадает спутная струя соответствующих двигателей 15a и 15b.
Благодаря этому можно управлять поворотом тейлситтера 1' вокруг осей X-Y-Z, просто управляя тягой S1 и S2 двигателей 15a и 15b дифференциальным способом, и/или поворачивая элероны 21 в одну или противоположные стороны по отношению к крылу 4.
Это приводит к дальнейшему упрощению и снижению веса тейлситтера 1'.
Ссылаясь на тейлситтер 1'''', управление поворотом вокруг осей X-Y-Z в крейсерском положении и положении взлета/посадки осуществляется простым управлением тягой S1, S2, S3, S4, S5, S6 двигателей 15a, 15b, 15c и 15d дифференциальным способом.
Таким образом, тейлситтер 1'''' даже менее сложен, чем тейлситтер 1.
Двигатели 15a и 15b, посадочные элементы 20 и элероны 21 расположены на крыле 4. Это означает, что в случае, когда тейлситтер 1', 1'''' является беспилотным, можно уменьшить фюзеляж 2 до минимума или даже исключить его, получив особо легкий тейлситтер 1', 1'''' пониженной сложности.
Наконец, в случае, когда тейлситтер 1', 1'''' является беспилотным, он может даже не содержать фюзеляж 2. В таком случае тейлситтер 1', 1'''' может состоять, по существу, из крыла 4 и любого оборудования, например антенны или датчика, установленного на крыле 4.
Все двигатели 15a, 15b, 15c и 15d тейлситтера 1'''' расположены на крыле 4. Следовательно, фюзеляж 2 не подвергается непосредственному воздействию вибраций, создаваемых дополнительными двигателями, установленными непосредственно на нем.
В случае размещения экипажа в фюзеляже 2 это позволяет повысить комфорт для экипажа. И наоборот, в случае, когда фюзеляж 2 содержит только датчики или оборудование, это позволяет сделать положение датчиков и оборудования более стабильным с течением времени.
В результате упомянутого выше, тейлситтер 1', 1'''' позволяет сочетать конструктивную простоту тейлситтеров в которых не требуется поворот двигателей или роторов для выполнения перехода между положением взлета/посадки и положением крейсерского полета - при достижении крейсерской скорости и характеристик, сопоставимых с такими самолетами.
Другими словами, тейлситтер 1', 1'''' позволяет сделать конструктивное решение летательных аппаратов, приземляющихся на хвостовую часть, пригодным для использования, преодолев многочисленные недостатки, которые препятствовали его развитию.
Если тейлситтер 1', 1'''' является беспилотным, это является еще более предпочтительным. Фактически, при таких обстоятельствах тейлситтер 1', 1'''' даже не имеет неизбежного недостатка, заключающегося в том, что для тейлситтеров, приземляющихся на хвостовую часть, характерны особенно неудобные положения экипажа во время маневров взлета/посадки.
Наконец, очевидно, что для описанного и показанного здесь тейлситтера 1', 1'''', приземляющегося на хвостовую часть, могут быть созданы модификации и варианты без отклонения от объема, определенного в прилагаемой формуле изобретения.
В частности, крыло 4 может иметь форму кольца, ромба или многоугольника.
1. Тейлситтер (1’, 1’’’’), содержащий крыло (4) с замкнутой фронтальной секцией (C);
фюзеляж (2), из которого продолжается упомянутое крыло (4); упомянутый фюзеляж (2) продолжается параллельно первой оси (Y);
упомянутое крыло (4) представляет собой неплоское крыло, замкнутое на себя и не имеющее свободных концов; упомянутая фронтальная секция (С) ограничена проекцией упомянутого крыла (4) на плоскость, ортогональную упомянутой первой оси (Y);
упомянутое крыло (4) содержит
- первый участок (5), выступающий из упомянутого фюзеляжа (2);
- второй участок (6), отделенный от упомянутого первого участка (5); и
- первую и вторую соединительные секции (7), которые расположены между соответствующими концами (8, 9) упомянутого первого участка (5) и упомянутого второго участка (6);
упомянутый первый участок (5) и упомянутый второй участок (6) параллельны друг другу и продолжаются параллельно второй оси (X), которая ортогональна упомянутой первой оси (Y);
упомянутая первая ось (Y) расположена вертикально при использовании в положении взлета/посадки и наклонена относительно вертикального направления в положении крейсерского полета;
отличающийся тем, что упомянутые первая и вторая соединительные секции (7) продолжаются параллельно третьей оси (Z), которая ортогональна упомянутой второй оси (X) и упомянутой первой оси (Y);
упомянутое крыло (4) с замкнутой фронтальной секцией (С), содержащее третий участок (30), расположенный на противоположной стороне упомянутого первого участка (5) по отношению к упомянутому второму участку (6) и соединенный с упомянутым первым участком (5) на соответствующих концах (32, 8) первыми секциями (31), продолжающимися параллельно упомянутой третьей оси (Z).
2. Тейлситтер по п. 1, отличающийся тем, что упомянутый участок (30) снабжен посадочными элементами (20).
3. Тейлситтер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что центральная секция упомянутого третьего участка(30) соединена с упомянутым фюзеляжем (2) вторыми секциями (33), расположенными между первыми секциями (31) вдоль упомянутой второй оси (X).
4. Тейлситтер по п. 3, отличающийся тем, что вторые секции (33) продолжаются параллельно упомянутой третьей оси (Z).
5. Тейлситтер по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что содержит третью соединительную секцию (14), которая расположена между упомянутым фюзеляжем (2) и упомянутым вторым участком (6).
6. Тейлситтер по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что упомянутый второй участок (6) расположен над первым участком (5) в случае горизонтального поступательного полета упомянутого тейлситтера (1’’’’) и полета вперед на постоянной высоте, при котором упомянутая первая ось (Y), параллельная направлению удлинения упомянутого фюзеляжа (2), расположена, при использовании, горизонтально.
7. Тейлситтер по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что содержит один или группу дополнительных посадочных элементов (20), установленных на упомянутом крыле (4) и выполненных с возможностью упора о землю перед взлетом и после приземления летательного аппарата (1’’’’).
8. Тейлситтер по п. 7, отличающийся тем, что по меньшей мере один дополнительный посадочный элемент (20) установлен на упомянутом первом участке (5) упомянутого крыла (4) и по меньшей мере один второй дополнительный посадочный элемент (20) установлен на упомянутом втором участке (6) упомянутого крыла (4).
9. Тейлситтер по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере первый и второй элементы привода (15a, 15b; 15a, 15b, 15c, 15d), установленные на упомянутом крыле (4).
10. Тейлситтер по п. 9, отличающийся тем, что упомянутые первый и второй элементы привода (15a, 15b; 15a, 15b, 15c, 15d) расположены на соответствующих концах (8, 9) одного из упомянутых первого участка (5) и второго участка (6).
11. Тейлситтер по п. 9 или 10, отличающийся тем, что каждый упомянутый первый и второй элементы привода (15a, 15b; 15a, 15b, 15c, 15d) содержат
- ступицу (16), вращающуюся вокруг соответствующей четвертой оси (A); и
- группу лопастей (17), вращающихся как одно целое с упомянутой ступицей (16) вокруг соответствующей пятой оси (B) и шарнирно закрепленных на упомянутой ступице (16) так, что можно выборочно регулировать соответствующие углы установки лопастей на одно и то же значение;
угловая скорость упомянутой ступицы (16) и соответствующие углы установки упомянутых лопастей (17) регулируются независимо друг от друга.
12. Тейлситтер по п. 10 или 11, отличающийся тем, что содержит первый и второй элероны (21), расположенные сзади соответствующих упомянутых первого и второго элементов привода (15a, 15b), в условиях поступательного полета упомянутого летательного аппарата;
упомянутые первый и второй элероны (21) расположены в таком положении, что при использовании на них воздействуют соответственно первый и второй воздушные потоки, создаваемые соответствующими первым и вторым элементами привода (15а, 15b);
упомянутые первый и второй элероны (21) выполнены с возможностью наклона относительно крыла (4) в одном направлении или во взаимно противоположных направлениях.
13. Тейлситтер по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что не имеет хвостового оперения.
14. Тейлситтер по любому из пп. 12 или 13, отличающийся тем, что представляет собой дрон, или тем, что упомянутый фюзеляж (2) выполнен с возможностью размещения экипажа.
