Автомобиль с летными свойствами

Изобретение относится к области гибридных транспортных средств. Автомобиль с летными свойствами содержит двигатель, фюзеляж с винтом на конце, поворотные крылья с центрами поворотов на фюзеляже или вблизи его, механизмы поворота, опускания и подъема крыльев, автомобильную редукторно-колесную трансмиссию от рулевой колонки, соединенную трансмиссией с двигателем, устройства складывания удаленной части с хвостовым оперением и органами его управления углом атаки крыла и поворотом. Автомобиль снабжен двумя сферическими шарнирами поворота крыла в двух плоскостях на боковых стенках фюзеляжа, редуктором задней колесной трансмиссии и винта, с функцией поворота и закрепления хвостового отсека в переднем, а крыльев в заднем положениях. Обеспечивается снижение скорости посадки и при этом уменьшение размаха крыла. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Известны автомобили с летными свойствами с устройствами поддержания в воздухе роторного типа, например, автожира Pal-V LIBERTY авт. Майк Стекеленбург и др., Нидерланды, Википедия, 01.07.2021 г. Данный автомобиль с летными свойствами содержит фюзеляж (автомобильный салон), двигатель полета и движения по земле, складываемые вертолетные лопасти большого размаха и органы управления движением устройства на земле и в полете. Убираемая наверх фюзеляжа задняя часть и винт обеспечивают небольшие продольные габариты, что положительно влияет на парковку устройства в городе, однако большой размах винтов может препятствовать приземлению на автомобильные трассы. Кроме того, все вертолеты имеют плохие показатели расхода топлива, что уменьшает дальность полетов.

Известен автомобиль с летными свойствами много роторного типа, приведенный в патенте RU2551300 C1 «Автомобиль с летными свойствами» авт. Енаев А.А. и др., 20.05.2015. Данный автомобиль содержит фюзеляж (автомобильный салон), генератор электрического тока с приводом от двигателя и связанными электрически электродвигатели четырех вентиляторов, из которых два последних друг над другом расположены в задней части устройства. Устройство компактно, так как не имеет крыльев и хорошо приспособлено для движения по автомобильным трассам. Недостатками данного устройства являются слабая топливная эффективность многороторной установки, обусловленная небольшими диаметрами лопастей вентиляторов. Кроме того, при парировании возмущения от крена могут возникнуть затруднения из-за малого плеч тяги передних вентиляторов.

В литературе известны автомобили с летными свойствами содержащие цельные поворотные в одной или двух плоскостях крылья. Устройство подобной конструкции, приведенное в Википедии, как Air Car Штефана Клейна, Словакия, 1.07.2021, принято за прототип предлагаемого изобретения. Устройство содержит фюзеляж (автомобильный салон), двигатель полета и движения по земле, поворотные крылья с центрами поворота на фюзеляже, устройства складывания удаленной части с винтом и хвостовым оперением и органы управления движением устройства на земле и в полете. Положительным качеством является топливная эффективность крыльев устройства по сравнению с роторными механизмами уравновешивания массы устройства и более простая (надежная) система управления положением устройства в полете. Недостатками данного устройства являются крылья большого удлинения, в которых располагаются элероны и щитки закрылки. Последние снижают аэродинамическую эффективность крыльев и требуют усиления конструкции фюзеляжа более массивных крыльев с увеличенным плечом приложения подъемной силы. Кроме того, большой размах крыла повышает трудности приземления устройства на автомобильные трассы.

Задачей, поставленной перед авторами, является уменьшение габаритов устройства, минимальной скорости полета, упрощение конструкции регулирующих устройств крыльев и соответственно улучшение его аэродинамики.

Техническим эффектом предлагаемого устройства является снижение скорости посадки и уменьшение размаха крыла.

Автомобиль с летными свойствами отличающийся тем, что снабжен двумя сферическими шарнирами поворота в двух плоскостях на боковых стенках фюзеляжа, редуктором задней колесной трансмиссии и винта, с функцией поворота и закрепления хвостового отсека в переднем, а крыльев в заднем положении.

Предлагаемое устройство представлено на фиг.1, 2, 3.

На фиг.1 представлен вид с боку Автомобиля с летными свойствами.

Автомобиль с летными свойствами содержит фюзеляж 1, включающий в себя автомобильный салон 2 и хвостовую часть 3, двигатель 4 полета и движения по земле с корпусом редукторов 5 автомобильного и полетного перемещения, соединенного с двигателем 4 валом 6. К боковой поверхности автомобильного салона на шарнирах сферического типа 7 закреплены поворотные составные крылья 8, а к в верхней его части прикреплены две поворотные дугообразные рельсы 9 поддержки фюзеляжа 1 в полете. В хвостовой части фюзеляжа 3 расположено откидывающее на своих шарнирах 10 совместно с корпусом винта 11 назад хвостовое оперение 12, снабженное рулями поворота 13 и рулями тангажа 14, расположенных на вертикальном 15 и горизонтальных 16 профилях соответственно. Последний крепится дополнительно по центру втулки вала винта 11. 51 - рычаги.

На фиг.2 представлен вид сверху предлагаемого автомобиля с летными свойствами. На данной фигуре представлена одна из нижних 17 частей крыла 8 с тросовым барабаном 18 с наматываемыми с двух его сторон тросами 19, взаимодействующими со стальными трубками 20 с прорезями для выхода крепежа нижней части 17 к средней части 21 крыла 8, расположенными по концам данных частей крыла 17. На верху фюзеляжа представлены гидроцилиндр подъема 22 и удержания в вертикальном положении одной из дугообразных рельс 9 поддержки одной из верхних металлических частей 23 составного крыла 8 в полете. Рядом показаны синхронизирующие шарниры 24,25 одновременного подъема дуговых рельс известными шестеренчатыми механизмами 52.

На фиг.3 представлено поперечное сечение Автомобиля с летными свойствами.

Автомобиля с летными свойствами снабжен крылом 8 из двух одинаковых составных частей, каждая из которых, содержит три части - нижняя 17 и верхняя 23 из металла или его заменителей, средняя 21 из мягкого материала. В сечении ВВ представлены сверху вниз сечения средней и нижней частей. В последней по краям расположены две металлические трубки 26 с продольными разрезами и деталями 27 крепления тросов 19 к нижней пластине 28 средней части 21. В сечении средней части представлены шарниры поворота 29 на 90° ее металлических шпангоутов.

На фиг.4 приведено устройство сферического шарнира поворота крыльев.

Устройство сферического шарнира 7 поворота крыльев содержит наружный сферический корпус 30 из двух половин с фланцами 31, закрепленными на боковой поверхности фюзеляжа 1, внутренней сферической поверхности 32 с двумя ответными деталями 33 шлицевой втулки 34 и цилиндрического корпуса 35, в который вставлен через известное электромагнитное сцепление 36 корпус 37, снабженный внутри гидравлическим цилиндром 38, поршень 39 которого связан с шлицевой втулкой 34 и возвратной пружиной 40. Корпуса 35 и 37 связаны кольцевыми резиновыми вкладышами 41, в которые запрессованы бронзовые пластины 42. Корпус 35 установлен на сферической опоре 43 и взаимодействует с известным гидроцилиндром через нижний шарнир 44. Устройство снабжено фиксатором поворота сферического шарнира крыла относительно его корпуса, которое содержит

На фиг. 5 приведен узел стыковки крыльев по их верхним частям.

Узел стыковки крыльев по их верхним частям включает в себя два известных замка 45 жесткого соединения данных частей и гидроцилиндр крена 46, у которого корпус подсоединен к одной из верхних частей, а соединенный с поршнем шток 47 к другой. В каждой верхней части расположен известный вентилятор наддува 48 средних частей с электрическим приводом одновременно и для известных масляных насосов гидроцилиндров крена 46 и пружин закрытия замков 45 (на фигурах не отображены). Масло подается от бачка 49.

Автомобиль с летными свойствами, работает следующим образом. В режиме парковки и движения по земле (фиг.1) заднее хвостовое оперение вместе с колонкой винта откинуто в переднее положение, при этом крылья откинуты назад до упора на полки, расположенные на вертикальных пластинах рулей поворота. Вращение вала двигателя передается через редуктор задним колесам, а управление поворотом от рулевой колонки передается на передние колеса. Перед режимом полета хвостовое оперение откидывается назад, крылья поворачиваются до вертикального положения. В этот момент включается в работу устройство сферического шарнира поворота крыльев и возвратная пружина выводит шлицевую втулку из зацепления с ответной деталью и пилотом подается сигнал на включение в работу гидроцилиндра, взаимодействующего через шток с корпусом и электромагнитную муфту. Начинается опускание крыльев в течение нескольких ходов туда-сюда поршня гидроцилиндра. При этом нижний конец средней части каждого крыла скользит по его хорде, раскручивая тросовой барабан подъема крыла. В некоторый момент опускания крыльев дуговые рельсы входят в зацепление со сферическими роликами 50 каждой верхней части крыла. В конечном горизонтальном положении крыльев каждая шлицевая втулка при помощи своего гидроцилиндра с поршнем перемещается в зацепление с ответной деталью крыла. Включаются вентиляторы наддува воздухом средних частей крыльев и расцепляются замки верхних частей крыльев. При помощи гидроцилиндра перемещается кулачковый профиль цилиндрического корпуса и в рабочее положение переводится пластина фиксации угла поворота сферического шарнира относительно его корпуса. Далее каждый гидроцилиндр почти без сопротивления переводит свое крыло на расчетный угол атаки на взлете автомобиля, который в полете переводится в номинальное положение полета в соответствии со скоростью полета. При этом пластина фиксации угла поворота сферического цилиндра остается неподвижной, так как профиль кулачка остается цилиндрическим. При ликвидации крена изменяется угол атаки крыльев в противоположные стороны, также работают гидроцилиндры, а профили кулачков на этих участках остаются цилиндрическими, а пластины фиксации угла поворота сферического цилиндра остаются неподвижными. При устранении крена рабочая жидкость полается в оба гидроцилиндра через перекидной дроссель, увеличивающий поступление рабочей жидкости в один из цилиндров по сравнению с другим и угол атаки крыла (подъемная сила) первого гидроцилиндра будет увеличиваться. При этом поршни обоих гидроцилиндров могут продолжать перемещаться как и до этого, например, при переходе автомобиля к режиму посадки. Гидроцилиндр крена может вступать в работу одновременно с гидроцилиндрами, увеличивая скорость вращения крыльев в сферических опорных узлах. Перед посадкой гидроцилиндры переводят углы атаки крыльев на большие значения с использованием набегающего потока воздуха для уравновешивания сил трения на роликах, без отклонения углов установки крыльев верхнего по отношению к нижнему, обеспечивая минимальную скорость посадки автомобиля. После приземления рабочая жидкость центрального цилиндра сливается и возвратная пружина выведет из зацепления шлицевую втулку, давая возможность крыльям перемещаться в верхнее положение, используя их тросовые барабаны. Дуговые рельсы переводятся в горизонтальное положение. В конечном верхнем положении подается рабочая жидкость в центральный цилиндр и шлицевая втулка входит в зацепление с ответной деталью каждого крыла для его опускания.

Таким образом, на более опасных режимах полета - взлета и посадки, углы установки верхних частей крыльев хорошо регулируются и работают в своих заданных значениях. На других режимах перемещение роликов в дуговых рельсах обеспечивается продольной жесткостью шпангоутов средних частей крыльев и накаченным в них воздухом. По сравнению с прототипом заданная конструкция крыльев обеспечивает значительные изменения в лучшую сторону - по уменьшению размаха крыльев, повышению параметров взлета (посадки) – сокращение взлетно-посадочной полосы, и экономичности полета. Это вытекает из того, что предложенное ламинарное крыло не содержит элеронов и поворотного типа щитков закрылков со слабым аэродинамическим качеством. Увеличение суммарной длины крыльев при малом размахе крыльев понизит скорость посадки и обеспечит ему широкую эксплуатацию в городских условиях без ограничений от наличия на улицах автомобильного транспорта.

1. Автомобиль с летными свойствами, содержащий двигатель, фюзеляж с винтом на конце, поворотные крылья с центрами поворотов на фюзеляже или вблизи его, механизмы поворота, опускания и подъема крыльев, автомобильную редукторно-колесную трансмиссию от рулевой колонки, соединенную трансмиссией с двигателем, устройства складывания удаленной части с хвостовым оперением и органами его управления углом атаки крыла и поворотом, отличающийся тем, что снабжен двумя сферическими шарнирами поворота в двух плоскостях на боковых стенках фюзеляжа, редуктором задней колесной трансмиссии и винта, с функцией поворота и закрепления хвостового отсека в переднем, а крыльев в заднем положениях.

2. Автомобиль с летными свойствами по п.1, отличающийся тем, что каждое поворотное крыло состоит из трех частей - центральной, промежуточных из полумягкого материала и нижней концевой части пластинчатой резины, к которой шарнирно с диапазоном отклонений примерно на 90° прикреплены шпангоуты из металлического сплава, к которым сверху по периметру прикреплена плотная ткань, на нижних участках по периметру скрепленная дополнительно с краями пластинчатой резины, в верхней части промежуточная часть крыла по периметру прикреплена к центральной части, а в нижней части с помощью двух тросов и двух трубок по обе стороны нижней концевой части крыла к барабану с электрическим приводом, расположенного внутри крыла.

3. Автомобиль с летными свойствами по п.1, отличающийся тем, что каждый сферический шарнир содержит подвижную шлицевую втулку, взаимодействующую по отдельности с двумя шлицевыми втулками сферического шарнира, подвижная шлицевая втулка расположена внутри затвора и связана с последним шлицами, а механически связана с поршнем гидравлического цилиндра с возвратной пружиной, который в свою очередь через электромагнитную муфту соединен с приводным гидроцилиндром через корпус затвора и шарнир его поворота на некоторый угол.

4. Автомобиль с летными свойствами по п.1, отличающийся тем, что верхняя часть фюзеляжа снабжена дугами связи с центральными частями через ролики крыльев соответственно расположению относительно продольной оси автомобиля, каждая дуга на концах снабжена рычагами, вращающихся вокруг горизонтальных шарниров на своих втулках либо вместе с данными осями шарниров с синхронизацией вращений рычагов при помощи шестеренчатых механизмов, одна из дуг взаимодействует с гидроцилиндром поворота и фиксации одного из рычагов дуг.

5. Автомобиль с летными свойствами по п.1, отличающийся тем, что на границах центральных частей крыльев расположен гидроцилиндр дополнительного обеспечения функции крена в полете, при этом корпус гидроцилиндра соединен шарнирно с одной из центральных частей крыльев, а шток гидроцилиндра шарнирно соединен с другой центральной частью крыльев, в каждой центральной части крыла расположен вентилятор с приводом и два замка взаимного зацепления данных частей.