БЕЗАЭРОДРОМНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ С ОТКИДНЫМИ ПОДЪЕМНО-НЕСУЩИМИ ТУРБОВЕНТИЛЯТОРАМИ
AERODROME-FREE AIRCRAFT WITH COLLAPSIBLE LIFTING-BEARING TURBO-BLOWERS

Изобретение относится к области летательных аппаратов (ЛА) со свойствами самолета и вертолета.
Аналогов заявляемому изобретению не найдено.
Техническим результатом заявляемого изобретения является создание ЛА практически любой грузоподъемности с возможностью как вертикального взлета, посадки, вертикальных маневров, так и скоростного горизонтального полета.
Указанный технический результат достигается тем, что заявляемый безаэродромный ЛА (БЛА) содержит расположенные вдоль фюзеляжа откидные подъемно-несущие турбовентиляторы (ПНТ), турбореактивные двигатели (ТРД) с управляемой функцией газогенераторов, трубопроводы газового привода ПНТ с возможностью объединения в единую газопроводящую магистраль, газоструйную систему управления БЛА в вертолетном режиме полета. В самолетном режиме ПНТ располагают в нишах фюзеляжа или поверх фюзеляжа в обтекателях, в вертолетном режиме они откидываются с помощью поворотного механизма и при функционировании создают вертикальную тягу. Трубопроводы газового привода от газогенераторов пролагают вдоль фюзеляжа, и они выполняют роль трубчатых осей ПНТ, через которые газовый поток от газогенератора подается на лопатки их периферийных турбин. ПНТ могут быть расположены сверху или снизу фюзеляжа или вдоль его бортов. Однако оптимальным расположением ПНТ является их размещение в нижней части фюзеляжа. Возможна также схема и двухрядного расположения ПНТ вдоль нижней и вдоль верхней частей фюзеляжа.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, на которых показано следующее.
Фиг.1. Некоторые варианты поперечной схемы расположения ПНТ:
а) поперечно-однорядная нижняя;
б) поперечно-однорядная верхняя;
в) поперечно-двухрядная.
Фиг.2. Безаэродромный ЛА:
а) вид спереди;
б) вид сверху.
Фиг.3. Двойное разветвляющееся сопло.
Показанные на фиг.1 схемы а) и б) с точки зрения подъемно-несущих характеристик являются эквивалентными. Однако с точки зрения конструктивной, схема а) с нижним расположением ПНТ представляется более предпочтительной, так как в этом случае поворотно-опорный механизм ПНТ является более простым. Поперечно-двухрядная схема в) позволяет почти вдвое увеличить вертикальную тягу БЛА в вертолетном режиме. Другие схемы расположения ПНТ практического интереса не представляют.
БЛА с откидными ПНТ, показанный на фиг.2, содержит самолетную несущую плоскость 1, вертикальный подъемно-несущий комплекс в виде ПНТ 2 с нижним расположением, маршевые ТРД 3 с боковыми газоотводными отверстиями 4, трубопроводы 5 газогенераторного привода, продольные трубопроводы 6, поперечный объединительный трубопровод 7, ниши 8 для размещения ПНТ в самолетном режиме, поворотные механизмы ПНТ (не показаны), газоструйную систему управления в вертолетном режиме (не показана). На фиг.1 левая (по чертежу) половина БЛА показана в вертолетном, а правая - в самолетном режимах. В приведенном примере реализации изобретения ПНТ сгруппированы в подъемно-несущие платформы 9, причем все или некоторые ПНТ в составе подъемно-несущей платформы обеспечиваются одной степенью свободы. Таким образом, вектор тяги ПНТ может иметь как продольную, так и поперечную направленность. Управление газовыми потоками маршевых ТРД 3 производится с помощью двойного разветвляющегося сопла, показанного на фиг.3.
При вертикальном полете БЛА осевые сопла маршевых ТРД перекрывают газовыми заслонками 10, и газовый поток направляют через боковое газоотводное отверстие 4, трубопроводы 5 и 6 на лопатки газовых турбин ПНТ, что обеспечивает вертикальную тягу. В горизонтальном полете газовые заслонки 10 поворачивают и перекрывают боковые газоотводные отверстия 4 и ТРД обеспечивают только горизонтальную тягу.
Переход от вертикального полета к горизонтальному может быть произведен двумя способами. Первый способ заключается в изменении вектора тяги ПНТ путем их поворота вокруг поперечной относительно БЛА оси. Таким образом можно осуществить как разгон БЛА после взлета, так и торможение, например, перед посадкой. Второй способ требует некоторой переразмеренности маршевых ТРД и обеспечения их механизмами реверсирования горизонтальной тяги. Впрочем, в большинстве случаев переразмеренность маршевых ТРД можно заменить включением в их состав форсажных камер. При этом способе с помощью ПНТ обеспечивается только вертикальный полет, изменение параметров горизонтального полета производится через реактивную тягу маршевых ТРД на основе той ее избыточной мощности, которая не задействована на вертикальную тягу ПНТ. Второй способ позволяет упростить конструктивные решения вертикального подъемно-несущего комплекса, так как ПНТ в этом случае ограничивают только одной степенью свободы.
В целом механизмы заявляемого БЛА функционируют следующим образом. После запуска ТРД 3 подъемно-несущие платформы 9 выводят из ниш 8 фюзеляжа и устанавливают в горизонтальном положении, как показано на фиг.2, в левой половине БЛА. Осевые сопла маршевых ТРД перекрывают газовыми заслонками 10, форсируют работу ТРД и подъем БЛА производят только на основе ПНТ 2. При достижении заданной высоты в зависимости от особенностей взлетной площадки производят поворот ПНТ 2 вокруг поперечной оси и изменение их вектора тяги и начальный разгон БЛА производят на основе создаваемой ими продольной пропульсивной составляющей. По мере увеличения скорости и возникновения аэродинамической подъемной силы на самолетной несущей плоскости 1 газовые заслонки 10 поворачивают и направляют газовый поток в осевые сопла маршевых ТРД, вследствие чего горизонтальная скорость БЛА возрастает. При достижении скорости, обеспечивающей полет только на основе самолетной несущей плоскости 1, газовыми заслонками 10 полностью перекрывают боковые газоотводные отверстия 4, подъемно-несущие платформы 9 поворачивают и размещают в нишах 8 фюзеляжа, внешнюю часть ПНТ закрывают обтекателем в виде продольных поворотных пластин типа жалюзи.
При вертикальной посадке механизмы БЛА переводят в вертолетный режим, для чего снижают скорость горизонтального полета, поворачивают пластины обтекателей и открывают проходные отверстия ПНТ, выводят из ниш фюзеляжа подъемно-несущие платформы и устанавливают их в горизонтальной плоскости, газовыми заслонками 10 перекрывают осевые сопла маршевых ТРД и подают газовый поток на ПНТ, и дальнейший полет и посадочные маневры производят только на основе вертикального подъемно-несущего комплекса и газоструйной системы управления.
Безопасность полета в вертолетном режиме обеспечивается за счет объединенной газопроводящей магистрали. При останове одного из ТРД газовый поток через поперечный трубопровод 7 продолжает поступать на все ПНТ. В этом случае заслонкой 10 перекрывают боковое отверстие 4 вышедшего из строя ТРД.