ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ

Полезная модель относится к авиации. Предложен летательный аппарат, сочетающий свойства вертолета (возможность вертикального взлета и зависания) и самолета (подъемная сила образуется за счет обтекания воздухом крыльев).
Известны несколько типов летательных аппаратов, в которых воздух из атмосферы засасывается вентилятором (т.е. воздушным винтом с двигателем) в корпус, а подъемная сила создается в результате обтекания потоком воздуха из корпуса поверхностей тел, исполняющих роль крыла. Некоторые из таких аппаратов используют эффект Коанда: в этом случае тороидальная поверхность, имеющая выпуклость вверх, обдувается тонким слоем воздуха; при безотрывном обтекании на этой поверхности возникает вакуум, который и обеспечивает подъемную силу (UAV airframes/avionics-www.idairospace.com). Размеры подобных аппаратов ограничены необходимостью иметь тонкий поток на выходе из корпуса для реализации эффекта Коанда, а также необходимостью использования дополнительных средств, обеспечивающих горизонтальный полет. Известен летательный аппарат «Высотолет», описанный в ЗИ РФ. 99113319/28, 08.06.1999, в котором подъемная сила создается за счет обтекания крыла тороидальной формы, установленного внутри рабочей камеры, представляющей собой по существу единую конструкцию с корпусом. Подъемная сила регулируется поджатием потока при ассиметричном обдуве. Недостатками этого аппарата являются невозможность регулирования подъемной силы за счет изменения угла атаки крыла и расположение крыла внутри рабочей камеры, в результате чего воздушный поток, обдувающий крыло, взаимодействует и со стенками рабочей камеры, присоединенной к корпусу, а это уменьшает потенциал воздушного потока при создании суммарной подъемной силы, действующей на корпус.
Наиболее близким техническим решением является «Высотолет», описанный в ЗИ РФ. 2008 142412/11 27.10.2008, в котором подъемная сила также возникает при обдуве крыла воздухом, засасываемым из атмосферы вентилятором. В этом устройстве используется тороидальный крыловой профиль, что исключает регулирование подъемной силы за счет изменения угла атаки. Кроме того, в формуле изобретения предлагается размещение крыла внутри корпуса, что может существенно уменьшить суммарную подъемную силу, действующую на корпус и крыло.
Задача предлагаемой полезной модели - обеспечить летательному аппарату регулируемую подъемную силу, необходимую для вертикального взлета и зависания на фиксированной высоте, а также горизонтальный полет без дополнительных двигателей.
Поставленная задача достигается благодаря выполнению корпуса в форме правильного многоугольника, в боковой поверхности которого устроены сопла с прямоугольным поперечным сечением, при этом горизонтальный размер сопла равен стороне упомянутого многоугольника; сопла снабжены жалюзи, крылья аэродинамической формы расположены вне корпуса, установлены на выходе каждого сопла и соединены с корпусом с помощью тяг, управляемых приводом. Крылья устанавливаются с возможностью независимо друг от друга перемещаться в вертикальном направлении относительно корпуса и поворачиваться вокруг своей горизонтальной оси.
Летательный аппарат представлен на фиг.1 и фиг.2. На фиг.2 показан вид сверху. Летательный аппарат состоит из корпуса 1, имеющего в плане форму правильного многоугольника (на фиг.2 это квадрат, но может быть и треугольник, шестиугольник и т.п.), вентилятора 2, сопел 3 с прямоугольным поперечным сечением; горизонтальный размер сопла равен стороне упомянутого многоугольника, жалюзи 4, крыльев 5, устанавливаемых на выходе каждого сопла с возможностью независимо друг от друга перемещаться в вертикальном направлении относительно корпуса и поворачиваться вокруг своей горизонтальной оси, тяг 6, соединяющих крыло 5 с корпусом 1; кабины управления и грузового отсека 7. Тяги 6 снабжены приводом (на фиг.1 и фиг.2 не показан). Привод может быть гидравлическим, пневматическим или электрическим. Привод обеспечивает вертикальное перемещение крыльев 5 и их поворот вокруг горизонтальной оси.
Вертикальный поток воздуха, засасываемый в корпус 1 вентилятором 2, внутри корпуса 1 изменяет свое направление, на выходе из сопел 3 становится горизонтальным и набегает на переднюю кромку крыла 5.
Подъемная сила крыла 5 создается, с одной стороны вакуумом, возникающим на верхней поверхности крыла 5 при обтекании его воздушным потоком из сопла 3, а с другой стороны, избыточным давлением на нижней поверхности крыла 5 при отклонении им струи воздуха из сопла 3 вниз. Величина подъемной силы зависит от высотного положения крыла 5 относительно корпуса 1 и угла атаки, а также от скорости потока воздуха из сопла 3. Подъемная сила от крыльев 5 передается корпусу 1, к которому они прикреплены тягами 6. Тяги 6 с помощью привода (на фиг.1 и фиг.2 не показан) перемещают крыло 5 в вертикальном направлении и поворачивают крыло вокруг его горизонтальной оси, изменяя угол атаки. Привод может быть выполнен в виде гидропривода, пневмопривода или электропривода.
Жалюзи 4 частично перекрывают выходное сечение сопла 3, изменяя расход воздуха через него, что обеспечивает возможность горизонтального полета и регулирования подъемной силы летательного аппарата. При симметричном расположении сопел 3 и крыльев 5 аппарат перемещается в вертикальном направлении или парит (зависает). Управляющий блок (при беспилотном полете) или кабина экипажа и грузовой отсек 7 расположены ниже корпуса 1, так как центр тяжести аппарата должен быть расположен ниже точки приложения подъемной силы, которая определяется местом прикрепления тяг 6 к корпусу 1. Это обеспечивает устойчивость при полете аппарата.
Аэродинамические расчеты показали, что подъемная сила, создаваемая горизонтальной струей воздушного потока на крыльях 5 соизмерима с вертикальной тягой вентилятора 2.