ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ
AIRCRAFT

Изобретение относится к области создания нетрадиционных аппаратов для перемещения в газовых и жидких средах, в том числе беспилотных программно и (или) дистанционно управляемых, универсального назначения, а также в качестве пилотируемого индивидуального транспортного средства.
Известен летательный аппарат, содержащий плоский корпус, электрический привод, электрический источник энергии и винтовой движитель [1].
Однако указанный летательный аппарат и движитель для данного аппарата имеют низкие эффективность и надежность.
Известен также летательный аппарат, содержащий корпус с функциональными агрегатами: реактивный двигатель, отсек для полезного груза, приборный отсек, бортовой вычислитель, антенное устройство для телерадиосвязи [2].
Недостатками известного летательного аппарата являются: большая масса конструкции из-за высоких давлений в камере сгорания; чувствительность большинства видов топлива к удару и изменениям температуры; неудобство транспортировки снаряженных летательных аппаратов; малое время работы; трудности, связанные с регулированием вектора тяги.
Наиболее близким к заявляемой конструкции по технической сущности и достигаемому результату является летательный аппарат [3], содержащий дискообразный корпус с функциональными агрегатами, электрический источник энергии, электронный блок для функционального управления аппаратом, отсек для полезного груза, приборный отсек, бортовой вычислитель, антенное устройство для телерадиосвязи.
Однако этот летательный аппарат имеет низкие летные характеристики, связанные с большой массой, низкие маневренность, управляемость и низкую надежность работы, обусловленную вращающимися узлами в функциональных механизмах.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение функциональных возможностей летательного аппарата.
Технический результат - повышение летных характеристик: маневренности и надежности.
Технический результат достигается следующим образом.
В летательный аппарат, содержащий дискообразный корпус с функциональными агрегатами, электрический источник энергии, электронный блок для функционального управления аппаратом, отсек для полезного груза, приборный отсек, бортовой вычислитель, антенное устройство для телерадиосвязи, введены: резервуар для запаса рабочей жидкости, капиллярные движители для создания подъемной силы, силы тяги и сил управления, капилляры выполнены внутри сопел Лаваля, для создания подъемной силы сопла размещены в основании с капиллярами под днищем летательного аппарата и разделены на четыре одинаковых программно управляемых сектора, причем форма днища выполнена по параболе, вогнутостью направленной внутрь аппарата, а для создания силы тяги аналогичные сопла размещены на нижнем ободе по всему периметру корпуса летательного аппарата перпендикулярно соплам для создания подъемной силы, сопла для создания сил управления совмещены с соплами для создания силы тяги, капиллярный движитель выполнен из N сопел Лаваля, на входе размещен проводящий катод с капилляром, в минимальном сечении сопла размещен изолятор, а на выходе сопла - проводящий анод, общий катод соединен с отрицательным полюсом источника питания, а анод соединен с положительным полюсом импульсного напряжения.
В предлагаемом летательном аппарате нет вращающихся агрегатов, нет также горючих вредных веществ, что подтверждает его надежность и расширяет возможности использования.
Изобретение пояснено чертежами, где на фиг.1 приведен его общий вид, а на фиг.2 - увеличенный фрагмент разреза капиллярного движителя. Летательный аппарат содержит: корпус 1 (см. фиг.1); резервуар с рабочей жидкостью 2, в нижней части которого закреплено основание с соплами 3. Внутри корпуса 1 размещены: электрический источник энергии 4, электронный блок для функционального управления аппаратом 5, отсек для полезного груза 6, приборный отсек 7, совмещенный с бортовым вычислителем, антенное устройство для телерадиосвязи 8. В верхней части корпуса 1 расположен отсек 9 с датчиками информации. В центре отсека 9 выполнена также ниша для аварийного парашюта. В нижней части аппарата выполнены шасси (на чертеже ниша для аварийного парашюта и шасси не показаны).
По боковой периферии выполнены иллюминаторы и фонарь 10 для обзора. Для создания силы тяги на нижнем ободе корпуса летательного аппарата размещены сопла 11 перпендикулярно соплам 3 для создания подъемной силы. Нижняя часть корпуса аппарата обрамлена кольцевым обтекателем 12, являющимся продолжением основания с соплами. Основание с соплами 3 и обтекатель 12 имеют параболическую кривизну для концентрации уплотненного потока под летательным аппаратом. Вогнутостью поверхность основания с капиллярами и обтекателем направлена в сторону внешнего потока.
общ
имп
Капиллярный движитель состоит из четырех слоев, в которых выполнены функциональные элементы. Резервуар 2 с жидкостью является двухкамерным. В качестве рабочей жидкости применена вода. Первая камера является накопительной, т.е. предназначена для запаса расходной жидкости (на рисунке не показана). Вторая камера является распределительной и размещена над всеми капиллярами и сообщена с первой камерой каналом и устройством для подкачки. Вторая камера ограничена с одной стороны стенкой 14 первой камеры резервуара с водой, с другой стороны - металлической пластиной 15, в которой выполнены капилляры 16. К пластине 15 с капиллярами, являющейся катодом, подключен общий провод питания (-U). В катоде против капилляра выполнена камера 17, в которой осуществляются микровзрывы. Далее следующий элемент 18 сопла Лаваля является жаропрочным изолятором. Сужающаяся часть сопла 18 в изоляторе заканчивается минимальным сечением. После минимального сечения сопло изготовлено из проводящего материала, в котором выполнена расширяющаяся часть 19 сопла Лаваля (см. фиг.2). Внутренняя поверхность расширяющейся части сопла является анодом. К пластине аноду из проводящего материала подведена шина импульсного питания (+U), от электронного блока 5 для функционального управления аппаратом.
Основным требованием к металлическим и изоляционному слоям является то, чтобы их температурные коэффициенты линейных расширений были одинаковыми во избежание искажения формы сопла при изменении температуры. Например, нержавеющая сталь типа ковара и боросиликатное стекло имеют одинаковые температурные коэффициенты линейных расширений и хорошо свариваются молекулярно.
имп
Рассмотрим вначале принцип действия капиллярного движителя. На всех режимах движения и (или) зависания предлагаемого аппарата капиллярный движитель имеет реактивный принцип работы. При запуске из камеры 13 по капиллярам 16 самотеком (или под небольшим давлением, создаваемым устройством подкачки) подается жидкость в камеру микровзрывов 17. Одновременно к пластине аноду подается импульс напряжения от источника питания (+U), вырабатываемый электронным блоком 5. В результате электрического разряда в камере 17 происходит микровзрыв. Давление микровзрыва распространяется во всех направлениях одинаково. Движение продукта после взрыва имеет возможность перемещаться в двух направлениях одинаково: по соплу Лаваля во внешнюю среду и по капилляру 16 назад в подпитывающую камеру с жидкостью. Реактивная сила, создаваемая от выхода продукта микровзрыва во внешнюю среду, и сила отдачи от обратного движения продукта по капилляру по направлению совпадают и суммируются.
На всех режимах полета предлагаемого летательного аппарата управление им осуществляется изменением режимов работы его движителей. Для этого электронным блоком 5 управления можно менять амплитуду и частоту подачи импульсов. Изменение углов по каналам тангажа, курса и крена, а также стабилизация по каналу рысканья осуществляются соответствующим подключением секторов капиллярных движителей блоком 5 в пластинах анода 19.
Использование предлагаемого летательного аппарата позволит повысить основные функциональные возможности и летные характеристики.
Отмеченное выше в описании позволяет заключить, что технический результат достигнут.
Источники информации
1. Серохвостов С.В. Пути и технологии миниатюризации микролетательных аппаратов. - М.: Журнал «Нано- и микросистемная техника» №8, 2009, стр.43-48.
2. Бауэрс П. Летательные аппараты нетрадиционных схем. - М.: Изд-во «Мир», 1991, стр.262.
3. Безруков Ю.И. Дисколет. Патент РФ №2364551. В64С 29/00, опубликовано: 20.08.2009.