НИЗКОЛЕТАТЕЛЬНЫЙ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АППАРАТ И ТУРБОРЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ДВУМЯ ПРОТОЧНЫМИ КАНАЛАМИ
LOW-FLYING MULTIFUNCTIONAL DEVICE AND JET TURBINE ENGINE WITH TWO FLOW CHANNELS

Изобретение относится к современным летательным аппаратам, функции позволяют взлетать по вертолетному, а передвигаться по экранопланному, при половинной выработке топлива, и по экранолетному.
Давняя мечта авиаторов осуществилась в предлагаемом изобретении.
Сущность или концепция заключается в четком разделении вектора подъемной силы и вектора силы тяги на самостоятельные и независимые составляющие источники.
Подъемная сила создается двумя низкорасположенными трехлопастными воздушными винтами вертолетного типа и синхронизированными от сталкивания лопастей посредством специального торсионного вала, находящегося внутри основной трубчатой поперечины рамы.
Вектор тяги создается модернизированным маршевым двигателем, аналогичным турбореактивному РД-1М.
Близких с родовым понятием аналогов и прототипов нет, но есть отдаленный аналог, он и взят за условный прототип.
По маршевому турбодвигателю есть аналог - РД-1М.
1. Известен гидролет (см. приложение) представляет собой катамаран с четырьмя несущими винтами, ось вращения относительно поперечника наклонена к поверхности воды, то есть валы винтов наклонены к плоскости шпангоута. При стоянке винты полностью в воде, а при начале работы лопасти, вращаясь, создают одновременно подъемную силу и поступательное движение (вектор тяги). Таким образом, гидролет бежит по воде, опираясь на четыре наклоненные гидровинта. Недостатком такой конструкции является переменная нагрузка на лопасти при вхождении в воду. Дополнительным источником, приводящим к поломкам, являются плавающие на воде посторонние предметы, многократно при столкновении увеличивающие гиперперегрузку на соприкасаемую, т.е. входящую в воду лопасть.
2. РД-1М, самолетный турбореактивный двигатель с двухсторонним центробежным компрессором-нагнетателем, выбран за второй прототип. Этот двигатель, поразивший мое воображение своей не технологичной в изготовлении, но очень искусно (отлично) исполненный высококвалифицированными рабочими - изделием.
Принцип его прост до примитивности. Колесо компрессора отлито с двухсторонними наклонными лопастями, нагнетающими встречно сформированный уже надувочный воздушный поток в восемь совершенно автономных камер в виде огурца, которые и являются камерами сгорания, куда и подается форсункой дисперсный (разбрызгиваемый) керосин, а запальная электроискровая свеча первоначально поджигает сжатую нагнетаемую смесь. При горении керосина газы расширяются в объеме и поступают через сопловидное отверстие на стационарные лопатки и, изменив свое направление, устремляются на лопатки единственного колеса газовой турбины, заставляя его вращаться. А так как оно расположено на одном валу с колесом компрессора, то, оно, вращаясь, как уже было сказано, постоянно нагнетает воздух в камеры сгорания. Отработанные газы после привода колеса газовой турбины попадают в реактивное «сопло Лаваля», то есть всего двигателя, и создают истекающую газовую струю, реактивная сила которого и движет весь летательный аппарат, в данном случае реактивный самолет.
Недостатком РД-1М является низкое давление нагнетаемого одноколесным центробежным компрессором воздуха.
Современные реактивные газовые турбины имеют десять и более колес компрессора, но уже осевого нагнетателя, отсюда тактико-технические показатели на порядок, или почти в десять раз лучше. По этой причине РД-1М используется как сушильная машина для аэродромов.
Целью изобретения является получение совершенно нового вида надводного 3-функционального аппарата (вертолетного транспорта), то есть на высокой - более четырех метров воздушной подушке. А так как ледяные торосы на любой акватории свыше трех метров не бывают, то именно для них данный летательный аппарат и предназначен.
Указанная цель достигается конструктивным объединением в одном летательном аппарате модернизированных технических средств:
1. Вертолет, наоборот, с шасси внутри несущих валов,
2. Торсионный вал-синхронизатор, препятствующий от соударения лопастей,
3. Спереди расположенные стреловидные плоскости, изменяющие угловое положение лопастей, по вертолетному, то есть всей плоскостью,
4. Компактное расположение экипажа и пассажиров в герметичной продолговатой кабине, находящейся внутри воздухозаборника,
5. Применение парашюта с пороховым замедлителем - при аварийной посадке на воду или торосы,
6. Двухсторонними: левый сектор, правый сектор - камерой сгорания и камерой нагнетания в реактивной газовой турбине.
«Низколетательный 3-функциональный аппарат (вертолет)» на графическом изображении имеет:
- треугольную двухэтажную трубчатую раму, три поперечины жесткости и опоры двигателя (фундамента), скрепленные литьевыми захватами, и устройство двухстороннего крепления редукторов к литьевым захватами, имеется в виду отливка, скрепляющая две детали;
- наоборот перевернутые вертолетные агрегаты надежно закреплены на трубчатой раме и являются двумя самостоятельными механизмами, работа которых синхронизирована торсионным валом-синхронизатором, проходящим внутри задней основной поперечины.
1. Вертолетного типа газотурбинные двигатели прикреплены к своим редукторам посредством кронштейнов.
Неотъемлемым атрибутом вертолета является главный несущий подшипник управления перекоса, углового положения лопастей с четырьмя малоразмерными гидроцилиндрами на каждый агрегат.
Проходящие сквозь свои редукторы несущие пустотелые валы в верхней части содержат или имеют конические шестерни гипоидного зацепления-привода торсионного вала-синхронизатора, а в нижней части пустотелость заполнена вращающимися пневмовыдвижными стойками заднего шасси, вращающего пневматическое колесо, останавливается при соприкосновении шин с посадочной поверхностью, через упорный подшипник, втягивание шасси происходит за счет возвратной пружины, при условии стравливания воздуха и разблокировки защелки, принудительно фиксирующей каждую стойку в отдельности.
Передняя полуубирающаяся стойка шасси уменьшает сопротивление встречного потока воздуха и снижает вероятность соприкосновения или даже сталкивание с торосами на водной акватории.
Спереди расположенные стреловидные плоскости предназначены для стабилизации или точнее для быстрого изменения высоты экранного полета, например: перед девятым валом морской волны и для компенсации, точнее разгружать в полете, уменьшать изменение перекоса углового положения лопастей несущих винтов, ну и для торможения.
Гидроцилиндр штоком отклоняет стойку переднего шасси или выпрямляет ее, в зависимости от надобности.
Кронштейн жесткости выполнен из металлической полосы методом холодной штамповки и предназначен для придания жесткости в соединении верхней и нижней рамы, а также кулиса крепления гидроцилиндра.
Обтекатель выполнен из современного прозрачного материала и предназначен для направления встречного потока воздуха в межстеночное пространство или пазуху.
Несущая труба-фюзеляж выполнена из титанового листового проката, отформована холодной гибкой и традиционной клепкой с конечной завальцовкой - последняя увеличивает прочность.
Фонарное остекление кабины традиционно выполнено из органического стекла и поднимается для посадки и высадки пилотов на петлях впереди.
Топливный бак вертолетного типа, то есть выполнен из нефтестойкой резины, для большей жесткости имеется поддерживающий ложемент.
Тяги привода углового положения лопастей для ограничения габаритной высоты, выполнены укороченными.
«Турбореактивный двигатель с двухсекторными камерой сгорания и камерой нагнетания и с центробежным компрессором-нагнетателем» содержит корпус подшипника, отлитый заедино с основной поперечиной жесткости, опорную стойку, отлитую заедино с корпусом подшипника для колеса компрессора, и имеет уплотнительную систему лабиринтного типа удержания масляно-воздушной эмульсионной смазки и ее дренажного отвода в приготовительный агрегат для последующего повторного закачивания.
Вставленный вал в передней части несет на себе колесо компрессора, а в задней части - колесо газовой турбины.
Опирается вал на подшипник колеса компрессора (передний) и подшипник (задний).
В отличие от динамичной части пассивная делится на два сектора: левый, в котором представлена камера сгорания и правый с нагнетательной камерой.
Для уменьшения теплоотвода камера сгорания сверху покрыта теплозащитным кожухом, а с внутренней стороны имеется несущий кожух с теплоизолирующими покрытиями.
Камера сгорания представляет собой сектор полумесяца, охватывающий несущий кожух с теплоизолирующими параметрами, и горючие, а затем отработанные газы в этой камере сгорания совершают вихревое, т.е. вращательное движение, необходимое для придания колесу газовой турбине тоже вращательного движения, и именно для этого камера сгорания выполнена по крученой форме, подобию сверлу или нарезам в стволе огнестрельного оружия.
Нагнетательная камера выполнена по кручености идентично камере сгорания только в уменьшенном в 1,5 раза охвате своего сектора.
Пустота, образуемая промежутками между камерой сгорания и камерой нагнетания, есть не что иное, как открытая ниша, через обе которых, на лопасти колеса компрессора поступает наддувочный воздух, показанный стрелками на Фиг. 4.
«Турбореактивный двигатель с двухсторонними: камерой сгорания и камерой нагнетания и с центробежным компрессором-нагнетателем» на географическом изображении имеет.
Турбореактивный двигатель с двухсторонними камерой сгорания и камерой нагнетания и с центробежным компрессором-нагнетателем схематично выполнен в утрированном, то есть искаженном виде, а точнее отсутствует закрученность нагнетательной камеры сгорания.
Внешний вид «турбореактивный двигатель с двухсторонними: камерой сгорания и камерой нагнетания и с центробежным компрессором-нагнетателем» для наилучшего показа места разреза.
«Турбореактивный двигатель с двухсторонними камерой сгорания и камерой нагнетания и с центробежным компрессором-нагнетателем», вид Б-Б, то есть разрез с распрямленной камерой сгорания.
Вид справа «Реактивной газовой турбины с двухсторонними камерой сгорания и камерой нагнетания и с центробежным компрессором-нагнетателем», правильный разрез с сечением по нагнетательной камере.
На фиг. 1 изображен вид слева в диаметральной проекции «Низколетательного 3-функционального аппарата (вертолета)…».
На фиг. 2 изображен вид сверху «Низколетательного 3-функционального аппарата (вертолета)…».
На фиг. 3 изображен вид снизу «Низколетательного 3-функционального аппарата (вертолета)…».
На фиг. 4 изображен схематично «Турбореактивный двигатель с двухсторонними камерой сгорания и камерой нагнетания и с центробежным компрессором-нагнетателем».
На фиг. 5 при виде снизу изображен «Турбореактивный двигатель с двухсторонними камерой сгорания и камерой нагнетания и с центробежным компрессором-нагнетателем».
На фиг. 6 изображен «Турбореактивный двигатель с двухсторонними камерой сгорания и камерой нагнетания и с центробежным компрессором-нагнетателем».
На фиг. 7 изображен «Турбореактивный двигатель с двухсторонними камерой сгорания и камерой нагнетания и с центробежным компрессором-нагнетателем».
Общий вид агрегатов на фиг. 1 «Низколетательного 3-функционального аппарата (вертолета)», содержащий: верхнюю правую трубу 1, обхват трубы верхний 2, обхват трубы нижний 3, обхват труб угловой (правый) 4, верхний кожух конической шестерни правый (привода синхронизирующего вала) 5, нижнюю правую трубу 6, редуктор привода правого несущего винта 7, газотурбинный двигатель (правый) 8, главный несущий подшипник управления перекоса лопастей (правый) 9, гидроцилиндры привода перекоса лопастей (4 шт.) 11, лопасти правого винта 12, лопасти левого винта 13, стойка правого шасси 15, упорный подшипник шасси 16, пневматическое колесное шасси (заднее правое) 17, колесное шасси (левое) 17а, переднее колесное шасси 18, несущий вал привода правого винта 19, стойка переднего шасси 20, шток гидроцилиндра 21, стреловидная плоскость (правая) 22, гидроцилиндр 23, соединительный кронштейн 24, обтекатель 25, несущая труба (фюзеляж) 26, фонарь кабины пилотов 27, топливный бак 28, укороченные тяги привода перекоса лопастей 29, реактивная газовая турбина 33, открытая ниша воздухозаборника (правая) 42.
Вид сверху «Низколетательного 3-функционального аппарата (вертолета)…», содержащим: верхние правые и левые трубы 1 (1а), захваты труб: верхний правый и левый 2 (2а), захваты угловые: правый и левый 4 (4а), верхние кожухи конической шестерни: правый (левый) 5 (5а), редукторы привода правого и левого несущего винта 7 (7а). Турбореактивные двигатели: правый и левый 8 (8а), лопасти правого винта 12, лопасти левого винта 13, вал торсионный синхронизирующий 14, стреловидные плоскости: правая и левая 22 (22а), кронштейн жесткости 24, кабина пилотов 27, топливный бак 28, основная поперечина жесткости 30, поперечина жесткости 32, газотурбинный двигатель 33, открытая ниша воздухозаборника (левая) 42а.
Вид снизу на фиг. 3 «Низколетательного 3-функционального аппарата (вертолета)…», содержащим: захват трубы нижний левый 3а, нижние левые и правые трубы 6 (6а), газотурбинный двигатель - левый 8а, главный несущий подшипник управления перекоса лопастей правый 9, главный несущий подшипник управления углового положения лопастей - левый 10, лопасти правого винта 12, лопасти левого винта 13, стойка правого и левого шасси 15 (15а), переднее колесное шасси 18, вал несущий правый и левый 19 (19а), стойка переднего шасси 20, шток гидроцилиндра 21, стреловидная плоскость правая и левая 22 (22а), гидроцилиндр 23, соединительный кронштейн 24, топливный бак 28, основная поперечина жесткости 30, поперечина жесткости 32, реактивная газовая турбина 33, открытая ниша воздухозаборника (правая) 42.
Общий вид (схема) «Газотурбинный двигатель с двухсторонними камерой сгорания и камерой нагнетания и с центробежным компрессором-нагнетателем» на фиг. 4, в разрезе по осевой линии содержит: вал 34, колесо турбореактивного двигателя 35, подшипник 36, теплозащитный кожух 37, камеру сгорания 38, несущий кожух с теплоизоляционными параметрами 39, подшипник колеса компрессора-нагнетателя 40, колесо компрессора, т.е. двухсторонняя крыльчатка 41, наружная поверхность камеры нагнетания 43.
Вид снизу «Газотурбинного двигателя с двухсторонними камерой сгорания и камерой нагнетания и с центробежным компрессором-нагнетателем» на фиг. 5, с разрезом по опорной стойке содержит: теплозащитный кожух 37, боковину камеры сгорания (не теплоизолированную) 42.
Вырез по основной линии «Турбореактивного двигателя с двухсторонними камерой сгорания и камерой нагнетания и с центробежным компрессором-нагнетателем» на фиг. 6, содержит: вал 34, колесо турбореактивного двигателя 35, подшипник 36, камеру сгорания 38, подшипник колеса компрессора-нагнетателя 40, колесо компрессора-нагнетателя 41, наружную поверхность камеры нагнетания 43.
Нижний вырез (в натуральном виде) на фиг. 7 содержит: торсионный вал-синхронизатор 14, основную поперечину жесткости 30, подшипник 36, колесо компрессора-нагнетателя 41, опорную стойку 44.
Процесс полета «Низколетательного 3-функционального аппарата (вертолета)…» происходит следующим образом: условно примем за начальный цикл перед непосредственной посадкой пассажиров заправку, в условиях центрального запуска (ЦЗ) топливом, маслом, сжатым воздухом, тормозной жидкостью, а в зимнее время и омывающей жидкостью. После занятия экипажем своих мест и посадки пассажиров подсоединяются разъемы электропитания и штуцера шлангов сжатого воздуха. Последний необходим для выпуска, т.е. выталкивания стоек задних шасси и синхронной направленности колес по ходу взлета, т.е. установки их на защелки-фиксаторы.
Начинается раскрутка электростартерами обеих газотурбинных двигателей, которые благодаря торсионному валу-синхронизатору 14, встроенному в силовые редукторы, вращаются строго синхронно. После доведения до пусковых оборотов на запальные плазменные свечи зажигания подается электрический ток, одновременно начинается вспрыскивание керосина, и оба сдвоенных силовых агрегата запускаются. Так как пневматические колеса направлены по ходу движения и упорные подшипники воспринимают вращательные движения задних стоек шасси, летательный аппарат готов к разбегу. Отсоединяются электрические и пневматические разъемы, штуцера: начинается запуск от бортового источника электропитания.
Турбореактивный двигатель также раскручивается электростартером до пусковых оборотов, и на плазменные электрические свечи зажигания подается электрический ток, и реактивная газовая турбина запускается. После необходимого технологического предполетного прогрева низколетательный аппарат начинает разбег по укороченной взлетной полосе. Развив необходимую довзлетную скорость, передние стреловидные лопастные плоскости выставляются на взлетный угол атаки и одновременно угловое положение лопастей несущих винтов выставляется на необходимый перекос, обеспечивающий как подъемную силу, так и поправку на боковой ветер, балансировку центра тяжести. Подобные короткие разбеги перед взлетом могут выполнять самолеты с поворотным крылом (см. приложение №2 из журнала «Техника молодежи», №10 за 1983 год, стр. 37).
Взлетев с короткого разбега по бетонной полосе, примыкающий к водной акватории «Низколетательный 3-функциональный аппарат (вертолет)» продолжает скользить в пограничном между воздухом и поверхностным слоем воды, где и влажность выше, и воздушные потоки, отражаясь от воды примерно в 1,5 раза, увеличивают подъемную силу - при прочих равных условиях. Единственный недостаток - это во время волнения моря 9-й вал нужно преодолевать в форсированном режиме передвижения, т.е. данный экранопланный полет переводится в режим экранолета, а это примерно на 8…10 м выше. При дальнемагистральных перелетах потребуется дозаправка на авианесущих военных кораблях, благо, что совершать посадку можно на палубу даже легких авианесущих кораблей, используя тормозной парашют. Его также можно использовать и при аварийной посадке на воду, предотвращая тем самым разрушение корпуса при ударе о воду. Таким образом, отлетав нужный участок или маршрут, пилот «Низколетательного 3-функционального аппарата (вертолета)» по навигационной системе «ГЛОНАС», и дополнительно ориентируясь по бортовым приборам, выводит летательный аппарат строго на взлетно-посадочную полосу, без повторного захода. Современные навигационные средства позволяют сделать это. В случае экстренного повторного захода на взлетно-посадочную полосу потребуется, как и у любого самолета, довольно большой радиус разворота.
Процесс работы «Турбореактивного двигателя с двухсторонними камерой сгорания и камерой нагнетания и с центробежным компрессором-нагнетателем», т.е. второй части изобретения - единство изобретения, неделимость изобретения, протекает по классической схеме, как и обычно. Электростартером раскручивается вал 34, на котором одновременно вращаются: колесо компрессора 41 и колесо турбореактивного двигателя турбины 35. Нагнетаемый, предназначенный к наддуву воздух под действием центробежной силы на центробежных лопастях колеса компрессора отбрасывается к периферии. Левая часть воздуха, как показано на фиг. 4, попадает в полусектор 38 камеры сгорания, а правая - в полусектор камеры нагнетания, изображенный и прилегаемый к поверхности 43, и поступает этот воздух из открытой ниши 29, фиг. 3. Далее в камере сгорания происходит быстрое смешивание с керосином, подаваемым форсункой 44, фиг. 6, испарение и горение. В противоположном правом секторе воздух только укоряет свое движение и сжимается, и истекая по самой узкой части, попадает на лопатки колеса турбореактивного двигателя 35. И наоборот, сгораемый в камере сгорания воздух превращается в мгновенно расширившиеся отработанные газы, которые, пройдя зауженное место, попадают также на лопатки колеса реактивной газовой турбины 35. Во вращающемся газовом потоке отработанные газы перемешиваются с чистым воздухом и повторно расширяются. Пройдя «сопло Лаваля», вращающийся реактивный газовый поток истекает по прежнему в своем вращающемся режиме, превращается в грибообразную форму, создавая занавесу для опоры или преткновения истекающим отработанным от двух газотурбинных двигателей 8 и 8а, фиг. 1; 2 и 3, газовые струи которых значительно дополнят вектор тяги всего «Низколетательного многофункционального аппарата (вертолета)». Таким образом, комплекс из трех двигателей приобретает статус или функцию трехконтурного по газовому, газодинамическому потоку или, точнее говоря, по его гармоничному использованию.
Разработка (конструирование) и применение предлагаемого летательного аппарата «Низколетательного 3-функционального аппарата (вертолета)» позволяет перейти на совершенно новый вид передвижения над водной акваторией и над ледяными торосами.
Применение надводных устройств передвижения на высокой воздушной подушке позволит успешно осваивать, а соответственно и обслуживать арктические шельфы, северные острова, малые острова (песчаные косы).