ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ

Предлагаемое техническое решение относится к области сверхлегкой авиации.
Известны летательные аппараты вертикального взлета и посадки индивидуального пользования, включающие планер, силовую установку, средства контроля и управления, совокупность винтов, расположенных на консолях в каналах, обеспечивающих направление потока, создающего тягу. Управление полетом для таких летательных аппаратов обеспечивается за счет рулей управления / рулевых пластин, расположенных в нижней части каналов, в которых расположены винты. В качестве примера могут быть приведены летательные аппараты с осесимметричным расположением несущих винтов: СН672465, публикация 1989; RU 2135393, публикация 1999. Передача усилия на несущие винты осуществляется через систему механических передач.
Развитием описанных выше аппаратов являются летательные аппараты -воздушные мотоциклы, предусматривающие использование двух тяговых двигателей расположенных с носовой и хвостовой части кабины пилота. Данный тип летательного аппарата - Hoverbike, сконструированный К. Мэллоем (см. сайт cryazone.com) выбран в качестве ближайшего аналога предлагаемого технического решения. Пилотируемый, преимущественно одноместный, летательный аппарат вертикального взлета и посадки - Hoverbike включает силовую установку (двигатель), конструкции планера и оснащен двумя несущими винтами, расположенными по продольной схеме на консолях. Оба винта: винта расположенный с носовой стороны и винт расположены с хвостовой стороны размещены в канале с рулями управления. Силовая установка данного летательного аппарата включает один двигатель, обеспечивающий управление обоими винтами, очевидно, что в данном случае необходимо использовать достаточно сложные механических передач, снижающие надежность управления полетом и регламентную эксплуатацию летательного аппарата индивидуального пользования. В свою очередь, предлагаемое техническое решение позволит преодолеть указанный выше недостаток и предложить сверхлегкий летательный аппарат - воздушный мотоцикл, характеризующийся большей надежностью управления по сравнению с аналогами.
Указанный технический результат достигается при использовании пилотируемого, преимущественно одноместного, летательного аппарата вертикального взлета и посадки, включающего силовую установку, планер и оснащенного двумя несущими винтами, расположенными по продольной схеме на консолях, каждый из которых размещен в канале с рулями управления (рулевыми пластинами). В отличие от аналога летательный аппарат оборудован двумя двигателями, каждый из которых механический связан с одним из двух несущих винтов и электрически соединен с бортовым компьютером. Фюзеляж летательного аппарата предпочтительно расположен на одном уровне с воздушными винтами с учетом площади, ометаемой винтом. Летательный аппарат оснащен навигационными средствами, например, гироскопом, и спасательными средствами, например, парашютом, электрически связанными с бортовым компьютером, а также может быть оснащен средствами дистанционного или автоматического пилотирования. В плане габариты предложенного летательного аппарата соответствуют габаритам автомобильного парковочного места, преимущественно 2,5 м × 5,5 м.
Управление предложенным летательным аппаратом поясняется его функциональной схемой, наиболее просто и точно отражающей отличия от летательного аппарата от аналога.
Предложенный летательный аппарат вертикального взлета и посадки, включает планер с кабиной / креслом пилота, носовой (P1) и хвостовой (P2) несущие винты, расположенные по продольной схеме на консолях относительно кабины / кресла пилота и размещенные в каналах с рулями управления. Силовая установка летательного аппарата включает два двигателя (M1, M2), каждый из которых механический связан с одним из двух несущих винтов (P1, P2), то есть со «своим» носовым (P1) либо хвостовым (P2) винтом. Несущие винты (P1, P2) располагаются в цилиндрических кожухах, снабженных для безопасности защитной сеткой. Очевидно, что использование двух независимых двигателей позволит упростить используемые механические передачи и, следовательно, повысить общую надежность летательного аппарата. Синхронная работа обоих двигателей (M1, M2) обеспечивается блоком управления - бортовым компьютером (FMC), что позволит, как синхронизировать работу обоих двигателей, так и учесть возможные особенности эксплуатации летательного аппарата в зависимости от климата, времени года и т.п. Синхронизация работы двух двигателей является типовой задачей программирования. Очевидна эффективность управления данным образом при использовании в летательном аппарате электрических двигателей. Использование двух независимых друг от друга двигателей обеспечивает резервирование силовой установки при неисправности одного из двигателей. Регламентная безопасность и качество полета обеспечивается за счет использования навигационных средств (гироскопа) и спасательных средств (парашюта) электрически связанных с бортовым компьютером. Фюзеляж с кабиной / креслом пилота предпочтительно расположен на одном уровне по горизонтали с воздушными винтами, при этом габариты консолей, на которых будут расположены винты, подбираются с учетом площади, ометаемой винтом, что обеспечивает, как лучшие аэродинамические качества (устранение паразитных потерь на обдув кабины / кресал пилота, противоположенного двигателя), так и комфорт управления. Габариты летательного аппарата, соответствующие в плане габаритам автомобильного парковочного места - 2,5 м × 5,5 м позволят использовать летательный аппарат в автомобильной инфраструктуре современных городов.
Управление летательным аппаратом производится следующим образом. Управление по тангажу производится за счет перераспределения тяги между двумя несущими винтами по сигналу от бортового компьютера на соответствующий двигатель (M1, M2), а также на сервоприводы рулей управления, которыми оснащены каналы винтов (P1, P2). Управление по крену регулируется по сигналу от бортового компьютера на сервоприводы рулей управления. Сочетая описанное выше управление по тангажу и крену, обеспечивают управление по курсу. Преимущественно управление происходит за счет рулей, при смещении центра тяжести в первую очередь электронная система управления отклонит пластины. При продолжительном (более нескольких секунд) отклонении центра тяжести выдается команда на перераспределение тяги между двигателями без излишней в данном случае нагрузки на рулевые пластины для компенсации смещения центра тяжести. Также, двигатели используются для управления летательным аппаратом на резком маневре, обеспечив быстрое перераспределение тяги на короткий промежуток времени, что не сможет быть эффективно обеспечено рулями.
Как и было пояснено, использование двух двигателей повысит надежность управления и безопасность полета летательного аппарата, в особенности при использовании электрических двигателей. Безопасность полета повышается, как за счет очевидного резервирования двигателей, так и за счет задания в бортовом компьютере предельных значений параметров, являющихся предвестниками аварийной ситуации. Использование бортового компьютера не исключает непосредственное управление пилотом двигателями.
Описание работы и перечисленные выше примеры управления летательным аппаратом не ограничивают использование иных вариантов работы и управления противоречащих сущности предложенного технического решения, например, использование данного летательного аппарата в качестве дистанционно-пилотируемого либо беспилотного летательного аппарата. Кроме того, очевидны всевозможные варианты конструктивного исполнения и компоновки данного летательного аппарата: для одного пилота; для пилота и пассажира (аналогично мотоциклу); для одного пилота, включая грузовой отсек.