ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ
AIRCRAFT

Предлагаемое техническое решение относится к области авиационной техники и может быть использовано при создании летательных аппаратов, обладающих системами повышенной управляемости летательным аппаратом.
Аналогичные технические решения известны, см., например, описание изобретения патента США №2217108, которое содержит следующую совокупность существенных признаков:
- корпус летательного аппарата;
- привод вращения лопастей, расположенный внутри корпуса летательного аппарата;
- ступицы, шарнирно закрепленные своими корпусами на соответствующих участках внешней поверхности ротора двигателя привода вращения лопастей;
- лопасти, закрепленные своими основаниями в соответствующих ступицах;
- механизм управления положением (наклоном) лопастей относительно оси вращения винта, образованного лопастями, установленный внутри корпуса летательного аппарата и подсоединенный своими выходами к соответствующим участкам внешних поверхностей ступиц.
Общими признаками предлагаемого технического решения и охарактеризованного технического решения являются:
- корпус летательного аппарата;
- привод вращения лопастей, расположенный внутри корпуса летательного аппарата;
- лопасти;
- механизм управления положением (наклоном) лопастей относительно оси вращения винта, образованного лопастями, установленный внутри корпуса летательного аппарата.
Известно также аналогичное техническое решение, см. описание изобретения по патенту США №2686570, которое выбрано в качестве ближайшего аналога, прототипа и которое содержит нижеследующую совокупность существенных признаков:
- корпус летательного аппарата;
- привод вращения лопастей, расположенный внутри корпуса летательного аппарата;
- механизм управления положением (наклоном) лопастей относительно оси вращения винта, образованного лопастями, расположенный внутри корпуса летательного аппарата и выполненный в виде монтажной пластины, закрепленной на верхнем конце вала двигателя привода вращения лопастей, скрещенных соединительных, шарнирных звеньев, закрепленных на монтажной пластине и подсоединенных своими соответствующими участками поверхностей к концам валов двигателей и двух ступиц, закрепленных на соответствующих участках скрещенных соединительных шарнирных звеньев;
- две лопасти, закрепленные своими основаниями в соответствующих ступицах.
Общими признаками предлагаемого технического решения и прототипа является:
- корпус летательного аппарата;
- привод вращения лопастей, расположенный внутри корпуса летательного аппарата;
- механизм управления положением (наклоном) лопастей относительно оси вращения винта, образованного лопастями, установленный внутри корпуса летательного аппарата;
- лопасти.
Технический результат, который невозможно достичь ни одним из охарактеризованных аналогичных технических решений, заключается в получении возможности изменения направления и величины силы, создаваемой лопастями летательного аппарата, используя менее сложные технические средства реализации.
Причиной невозможного достижения вышеуказанного технического результата является то, что в известных летательных аппаратах для этих целей традиционно используются аэродинамические рули - элероны для крена, рули высоты и направления. Поскольку их эффективность завязана на воздушный поток, в котором располагаются эти рули, то состоянием воздушного потока она и ограничивается. На малых скоростях усилия на этих рулевых поверхностях от потока уменьшаются. Более того, на больших углах атаки наступает срыв потока, в результате чего может наступить потеря управляемости и переход самолета в штопор. Для большинства летательных аппаратов необходимо время для вывода самолета из такого режима, поскольку эффективность рулей по различным причинам: развитый срыв потока на рулевых поверхностях, затенение руля направления от стабилизатора и т.п. Все это выражается тем, что управляющие усилия малы, их недостаточно для быстрого вывода самолета из штопора. На малых скоростях аэродинамические рули слабо воздействуют на самолет, снижая в итоге возможную скорость изменения положения самолета.
Учитывая характеристику и анализ известных аналогичных технических решений можно сделать вывод, что задача создания летательных аппаратов, обладающих средствами повышенной управляемости летательным аппаратом, является актуальной на сегодняшний день.
Технический результат, указанный выше, достигается тем, что летательный аппарат, содержащий корпус, привод вращения лопастей относительно продольной оси корпуса летательного аппарата, расположенный внутри корпуса летательного аппарата, механизм управления положением лопастей относительно продольной оси корпуса летательного аппарата, установленный внутри корпуса летательного аппарата, и лопасти, при этом в предлагаемом техническом решении основания лопастей закреплены во внутренних обоймах подшипников, установленных своими поверхностями внешних обойм на соответствующих участках внутренних поверхностей соответствующих втулок, шарнирно подсоединенных своими соответствующими концами к соответствующим участкам внешней поверхности вала двигателя привода вращения лопастей относительно продольной оси корпуса летательного аппарата и шарнирно подсоединенных соответствующими участками своих внешних поверхностей к соответствующим выходам механизма управления положением лопастей относительно продольной оси корпуса летательного аппарата, подвижно установленного относительно соответствующего конца вала двигателя привода вращения лопастей относительно продольной оси корпуса летательного аппарата, при этом соответствующие участки внешних поверхностей оснований лопастей подсоединены к выходам соответствующих приводов вращения лопастей относительно их продольных осей.
Закрепление оснований лопастей, а также введение в предлагаемый летательный аппарата приводов управления вращением лопастей относительно продольной оси лопастей, их выполнения, расположения и закрепления, как указано выше, позволяют при включении привода вращения лопастей относительно продольной оси корпуса летательного аппарата осуществить вращение этих лопастей и создание управляющего момента относительно центра инерции летательного аппарата, при этом изменяя механизмом управления положением (наклоном) лопастей относительно продольной оси летательного аппарата угол наклона лопастей, достичь, за счет изменения угла наклона лопастей, создания более высоких значений управляющего момента относительно центра инерции летательного аппарата, а приводя приводами управления вращением лопастей относительно продольной (центральной) оси каждой из лопастей, закрепленных во втулках, в дополнительное вращение лопастей относительно своих продольных осей, создать за счет такого вращения (перемещения) возможность изменения направления и величины силы тяги, создаваемой лопастями летательного аппарата, и тем самым увеличить реакцию летательного аппарата на управляющее воздействие. В чем и проявляется достижение вышеуказанного технического результата.
Проведенный анализ известных технических решений показал, что ни одно из них не содержит как всей совокупности существенных признаков, так и отличительных признаков, что позволило сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критериям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».
Предлагаемый летательный аппарат поясняется нижеследующим описанием и чертежом, на котором представлено схематическое изображение летательного аппарата.
Предлагаемый летательный аппарат содержит:
- привод - 1 вращения лопастей относительно продольной оси корпуса летательного аппарата, расположенный внутри корпуса летательного аппарата (корпус летательного аппарата на чертеже не представлен и не обозначен).
- лопасти - 2, 3, закрепленные своими основаниями (нижними концами) во внутренних обоймах соответствующих подшипников - 4, 5, установленных своими поверхностями внешних обойм на соответствующих внутренних поверхностях соответствующих концов первой и второй втулок - 6, 7, закрепленных своими соответствующими (нижними) концами посредством первого шарнира - 8 и второго шарнира - 9 на соответствующих участках внешней поверхности вала - 10 двигателя привода - 1 вращения лопастей относительно продольной оси корпуса летательного аппарата;
- механизм управления положением (наклоном) лопастей - 2, 3 относительно продольной оси корпуса летательного аппарата, выполненный, например, в виде цилиндрического стакана - 11, подвижно установленного на переднем конце вала двигателя привода - 1 вращения лопастей относительно продольной оси корпуса летательного аппарата, образующего с торцевой поверхностью (левого) торца вала - 10 двигателя привода - 1 вращения лопастей относительно продольной оси корпуса летательного аппарата гидроизолированную внутреннюю полость - 12, подсоединенную к выходу (входу), не представленному и необозначенному на чертеже управляемого шестеренчатого насоса, и подсоединенного своими соответствующими выходами к соответствующим участкам внешних поверхностей первой - 6 и второй - 7 втулок, то есть посредством третьего шарнира - 13, первого металлического стержня - 14 и четвертого шарнира - 15 к соответствующим участкам внешней поверхности первой втулки - 6, а посредством пятого шарнира - 16, второго металлического стержня - 17 и шестого шарнира - 18 к соответствующим участкам внешней поверхности второй втулки - 7. При этом соответствующие участки внешних поверхностей оснований лопастей - 2 и 3 подсоединены, например, посредством первых зубчатых передач - 19, 20 к выходу первого управляемого привода вращения первой лопасти - 2 относительно ее продольной оси, а посредством вторых зубчатых передач - 21, 22 к выходу второго управляемого привода вращения второй лопасти - 3 относительно ее продольной оси (при этом первый и второй приводы вращения лопастей на чертеже не представлены и не обозначены).
При этом необходимо отметить, что количество лопастей в предлагаемом летательном аппарате может быть от трех и более штук и ограничивается лишь конструктивно. Большее количество лопастей позволяет снизить вибрации, вызванные различными величинами сил, создаваемых на лопастях.
Предлагаемый летательный аппарат работает следующим образом:
При включении привода - 1 вращения лопастей – 2, 3 относительно продольной оси летательного аппарата производят вращение лопастей относительно продольной оси летательного аппарата и создают силу тяги, приводящую в движение летательный аппарат. А путем включения управляемых приводов вращения лопастей - 2, 3 относительно их продольных осей приводят первые - 19, 20 и вторые - 21, 22 зубчатые передачи во вращение, которые, в свою очередь, приводят во вращение и лопасти - 2, 3 относительно своих продольных осей, обеспечивая тем самым возможность изменения направления и величины силы, создаваемой лопастями летательного аппарата, что позволяет изменять общий шаг вращения, а также увеличивать реакцию летательного аппарата на управляющее воздействие.
При включении механизма управления положением (наклоном) лопастей - 2, 3 относительно продольной оси корпуса летательного аппарата обеспечивают, например, подачу масла в гидроизолированную полость - 12 цилиндрического стакана - 11, изменяют объем полости - 12 цилиндрического стакана - 11, осуществляют перемещение цилиндрического стакана - 11 и изменяют, вследствие его перемещения, наклон лопастей - 2, 3, и получают пространственную конусообразную фигуру из вращающихся лопастей - 2, 3, которые отклоняются, когда лопасти - 2, 3 вращаются относительно своих продольных осей, обеспечивая различные величины действующих на них сил, тем самым обеспечивая более высокие значения управляющего момента относительно центра инерции летательного аппарата, чем в не отклоненном положении, создавая, тем самым увеличивая реакцию летательного аппарата на управляющее воздействие.
Таким образом, предлагаемый летательный аппарат за счет дополнительного вращения лопастей относительно своих продольных осей и за счет наклона лопастей относительно продольной оси корпуса летательного аппарата обеспечивает возможность изменения направления и величины силы тяги, создаваемой лопастями летательного аппарата, улучшая тем самым условия управляемости летательным аппаратом.