ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО ТИПА V-TOL С ЧАСТИЧНОЙ АЭРОСТАТИЧЕСКОЙ РАЗГРУЗКОЙ

Изобретение относится к области авиационной техники, а именно к конструкциям многофункциональных комбинированных летательных аппаратов, и может быть использовано как средство для выполнения мониторинговых и транспортных операций.
Указанные летательные аппараты в качестве подъемной силы используют аэродинамические элементы (крылья, поверхности корпуса), оболочки с несущим газом (гелий, водород, нагретый воздух), тягу силовых установок (винты).
Известно «Транспортное средство с частичной аэростатической разгрузкой»  (патент № RU 179810) опубликовано 24.05.2018. Принят за прототип.
Полезная модель относится к области авиационной техники, а именно к конструкциям многофункциональных комбинированных летательных аппаратов и может быть использована как средство для выполнения мониторинговых и транспортных операций. Летательный аппарат выполнен по схеме «катамаран» и дополнительно содержит две силовые установки с возможностью поворота для изменения вектора тяги. При этом оболочки с несущим газом расположены на концах несущей поверхности в виде развитых концевых шайб. Четыре силовые установки с возможностью поворота для изменения вектора тяги расположены попарно перед передней кромкой и за задней кромкой несущей поверхности симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии. Технический результат заявляемой полезной модели заключается в возможности выполнения длительного полета с лучшими скоростными и маневренными характеристиками по сравнению с прототипом и аналогами, с возможностью вертикального взлета/посадки, а также защищенности силовой установки и других элементов аппарата и объектов, находящихся под ним при падении аппарата.
Общими признаками прототипа с заявляемым транспортным средством является конструкция типа катамаран, наличие подъемных силовых установок, поверхностей создающих аэродинамическую подъемную силу и наличие оболочек с несущим газом, создающих аэростатическую подъемную силу.
Недостатком прототипа является то, что наличие поворотных движетелей усложняет конструкцию летательного аппарата.
Известно также гибридное воздушное судно RU № 2160689 C2, МПК B64C 29/00 (2000.01), B64C 1/26 (2000.01), B64B 1/34 (2000.01), опубликовано 20.12.2000. Изобретение относится к области авиации. Судно имеет фюзеляж, предназначенный для создания подъемной силы, и четыре секции крыльев, установленные тандемом (последовательно) с возможностью поворота относительно их нейтральной оси. Каждая секция крыльев имеет установленный на ней поворотный блок пропеллер - несущий винт для создания тяги. Крылья и пропеллеры встроены в фюзеляж при помощи аутригера, который является жестким по конструкции и предназначен для распределения усилий от крыльев и пропеллеров.
Фюзеляж имеет форму, которая обеспечивает создание аэродинамической подъемной силы в воздушном потоке и облегчает конструирование за счет сведения к минимуму числа требующихся панелей различной кривизны. Носовой и хвостовой конусные обтекатели, а также нижняя рама фюзеляжа облицованы полужесткими панелями. Полужесткие панели покрытия рамы образованы из газонепроницаемого и стойкого к истиранию слоистого материала и соединены с рамой при помощи промежуточного ребра и блока защелки. Рама образована из множества изогнутых удлинённых сегментов, установленных последовательно, ортогонально длинной оси фюзеляжа, и соединенных при помощи торсионных элементов. Для приведения воздушного судна в движение использована турбоэлектрическая система тяги. Изобретение направлено на повышение грузоподъемности и крейсерской скорости полета.
Общими признаками аналога с существенными признаками заявляемого транспортного средства является наличие поворотных движителей, поверхностей создающих аэродинамическую подъемную силу и наличие баллонов, создающих аэростатическую подъемную силу.
Недостатком аналога является то, что он не имеет возможности вертикального взлета и посадки в полной мере. Ему необходимо 30 % взлётно-посадочной полосы по сравнению с заявляемым летательным аппаратом.
Известен также транспортный гибридный летательный аппарат патент RU № 2 385 257, МПК B64B1/24, опубликовано 27.03.2010. Изобретение относится к аэростатическим транспортным системам. Гибридный летательный аппарат включает корпус, силовую установку, систему движителей, хвостовое оперение, многоопорное шасси и гондолу. Корпус выполнен в виде надувного крыла малого удлинения и с переменным значением поперечного V-крыла по размаху. Хвостовое оперение состоит из надувного вертикального киля с рулем направления. Силовая установка выполнена по двухвекторной схеме и имеет двигатель - энергоузел, размещаемый внутри корпуса над гондолой. Система движителей размещена в концевых сечениях корпуса и в кормовой части над корпусом. Многоопорное шасси состоит из силового шасси, размещаемого на гондоле, и поддерживающего шасси, размещаемого на законцовках корпуса. Гондола имеет кабину экипажа, транспортно-пассажирский и грузовой отсеки и крепится снизу к корпусу.
Общими признаками аналога с заявляемым транспортным средством является наличие несущей поверхности, создающей аэродинамическую подъемную силу (крыло) и наличие оболочек с несущим газом, создающих аэростатическую подъемную силу.
Недостатком аналога является установка движителей в крыле, что уменьшает его площадь, а так же при крейсерском полете нарушает обтекание.
Задачей настоящей полезной модели является создание летательного аппарата, позволяющего обеспечить возможность длительного полёта с возможностью вертикального взлёта/посадки.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в возможности выполнения длительного полёта с лучшими скоростными и маневренными характеристиками по сравнению с прототипом и аналогами, с возможностью вертикального взлёта/посадки, а также защищенности силовой установки и других элементов аппарата и объектов, находящихся под ним при падении аппарата.
Технический результат достигается тем, что летательный аппарат конструктивно выполнен в виде транспортного средства типа катамаран с частичной аэростатической разгрузкой, с несущей поверхностью для реализации аэродинамического принципа поддержания, и оболочек с несущим газом, выполненных в виде развитых концевых шайб для реализации аэростатического принципа поддержания и положительной интерференции элементов транспортного средства. Аппарат имеет в своём составе 4 подъемные силовые установки, а также маршевую силовую установку, для обеспечения ряда характеристик, отличающих транспортное средство от имеющихся аналогов и прототипа.
Отличительной особенностью от прототипа и аналогов является выполнение аппарата по схеме «катамаран» с несущим крылом и баллонами с легким газом, выполненными в виде развитых концевых шайб и расположением силовой установки между баллонами «внутри габарита», а так же разделение силовых установок на подъемные и маршевые.
Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию «новизна».
Предлагаемое транспортное средство иллюстрируется чертежом, где на фигуре показана конструктивная схема заявляемого транспортного средства с частичной аэростатической разгрузкой. Элементам устройства присвоены следующие цифровые обозначения:
1 – несущая поверхность;
2 – оболочки с несущим газом;
3 – подъемные силовые установки
4 – маршевая силовая установка
Осуществление полезной модели
Летательный аппарат конструктивно выполнен в виде транспортного средства типа катамаран с частичной аэростатической разгрузкой, с несущей поверхностью 1 для реализации аэродинамического принципа поддержания, и оболочек с несущим газом 2, выполненных в виде развитых концевых шайб, для реализации аэростатического принципа поддержания и положительной интерференции элементов транспортного средства. Аппарат имеет в своём составе четыре подъёмные силовые установки 3, создающие тягу для реализации взлета и посадки, расположенные попарно перед передней кромкой и за задней кромкой несущей поверхности симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии летательного аппарата «внутри габарита», а так же маршевую силовую установку 4, расположенную по центру передней кромки несущей поверхности, создающую тягу для обеспечения горизонтального полета летательного аппарата. Это позволяет обеспечить положительную интерференцию между элементами конструкции летательного аппарата, и, как следствие, реализовать ряд характеристик, отличающих транспортное средство от имеющихся аналогов, а также обеспечить безопасность в случае отказа одной или нескольких силовых установок 3. При этом несущая поверхность 1 выполнена аэродинамическим (крыльевым) профилем с жёсткой обшивкой из композиционного материала. Применение композиционных материалов позволяет обеспечить радиопрозрачность для размещения управляющей аппаратуры внутри полезного объема несущей поверхности 1. На торцах несущей поверхности установлены силовые элементы (на чертеже не показаны), к которым прикреплены оболочки с несущим газом 2. При этом оболочки с несущим газом 2 могут быть выполнены жесткими или гибкими в зависимости от массогабаритных параметров летательного аппарата.
Летательный аппарат работает следующим образом. При выполнении вертикального взлёта и посадки работают только силовые установки 3, создающие тягу, направленную вертикально вверх, при этом реализуется положительная интерференция между оболочками с несущим газом 2 и силовыми установками 3. При горизонтальном полёте, кроме силовых установок 3, работает силовая установка для создания тяги в горизонтальном полете 4, при этом реализуется положительная интерференция с несущей поверхностью 1, оболочками с несущим газом 2. Управление при полете в горизонтальной плоскости, при этом, осуществляется с креном путем реализации принципа разности тяг на левой или правой группе силовых установок 3.