ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ

Полезная модель относится к воздушным транспортным средствам, а именно к летательным аппаратам тяжелее воздуха, вертикального взлета и посадки, многоцелевого назначения.
Известен аппарат вертикального взлета и посадки, включающий вращающийся диск с выпукло-изогнутой верхней поверхностью, в центре которого, внутри кабины, в вертикальном канале помещен осевой вентилятор высокого давления воздуха для создания тяги в вертикальной плоскости с возможностью направлять напорные струи потока воздуха в радиально идущем наружу направлении на поверхность указанного диска (Патент US №3612445, МПК В64С 39/06, В64С 29/00 - аналог).
Наиболее близким к заявляемому является летательный аппарат вертикального взлета и посадки, выполненный в виде летающей тарелки, содержащей несущий фюзеляж, выполненный в виде диска, вентилятор высокого давления воздуха, имеющий верхнее рабочее колесо, установленное на верхней поверхности указанного диска в центральной его части для создания тяги в вертикальной плоскости с возможностью направлять напорные струи потока воздуха по касательной к верхней поверхности указанного диска, при этом указанный вентилятор снабжен нижней спиралевидной всасывающей камерой и нижним рабочим колесом, которое размещено зеркально относительно верхнего рабочего колеса, с вращением соосно в противоположных направлениях, верхней спиралевидной всасывающей камерой, которая раскрыта вверх и расположена перед верхним рабочим колесом, а также диффузором в виде кольцевой заслонки со спиралевидным каналом, указанный диффузор и указанная нагнетательная камера выполнены с возможностью направлять упомянутые струи потока воздуха по касательной на всю или часть верхней поверхности указанного диска в зависимости от условий полета, при этом указанный диффузор выполнен с возможностью утаивания на режиме вертикального взлета и посадки для создания разреженного пространства над указанной верхней поверхностью за счет интенсивного обдува, и с возможностью включения указанного диффузора в работу на режиме поступательного движения для выполнения вентилятором функции толкающего винта, кроме того, указанный фюзеляж выполнен из двух сферических сегментов так, что для увеличения подъемной силы при поступательном движении радиус нижнего сегмента больше радиуса верхнего сегмента, указанный фюзеляж оборудован предкрылками, предназначенными для создания дополнительного подпора воздуха под аппаратом при взлете и посадке и на указанном фюзеляже размещены рули высоты, направления и крена, предназначенные для взаимодействия с упомянутыми напорными струями (Патент РФ на ИЗ №2151717, МПК В64С 39/06 - прототип).
В данных устройствах способ создания тяги характеризуется направлением напорных струй текучей среды (потока воздуха) над и по касательной к верхней выпуклой поверхности крыла (диска) аэродинамического сечения для интенсивного обдува верхней поверхности диска. Способ для создания тяги основан на эффекте Коанда и характеризуется тем, что по касательной поверхности крыла аэродинамического сечения (диска с верхней сферической поверхностью) создают равномерный поток воздуха, который обдувает верхнюю поверхность крыла. По закону Бернулли над аппаратом создается разреженное пространство и возникает вертикальная тяга вверх.
К недостаткам аналога и прототипа можно отнести низкий КПД создания тяги, так как прирост массы за счет всасывающего эффекта незначителен.
Задачей полезной модели является улучшение эксплуатационных характеристик: повышение КПД по созданию тяги, повышение грузоподъемности, увеличение горизонтальной скорости и дальности полета летательного аппарата, повышение его маневренности.
Технический результат достигается возможностью управлять вектором тяги в широком диапазоне пространственных координат благодаря наличию двух дополнительных движителей на реактивной тяге, расположенных на концах крыльев-пилонов.
Поставленная задача достигается тем, что летательный аппарат вертикального взлета и посадки содержит несущий фюзеляж, выполненный в виде диска, вентилятор высокого давления воздуха, имеющий два соосно вращающихся в противоположных направлениях рабочих колеса, установленных на верхней поверхности указанного диска в центральной его части для создания тяги в вертикальной плоскости с возможностью направлять напорные струи потока воздуха по касательной к верхней поверхности указанного диска, диффузор указанного вентилятора снабжен кольцевой заслонкой, выполненной с возможностью утаивания на режиме вертикального взлета и посадки для создания разреженного пространства над указанной верхней поверхностью за счет интенсивного обдува, и с возможностью включения указанного диффузора в работу на режиме поступательного движения для выполнения вентилятором функции толкающего винта, при этом фюзеляж выполнен из двух сферических сегментов так, что радиус нижнего сегмента больше радиуса верхнего сегмента, и оборудован предкрылками и рулями высоты, направления и крена, при этом летательный аппарат дополнительно снабжен двумя движителями на реактивной тяге, расположенными на концах крыльев-пилонов и способными изменять вектор тяги.
На фиг.1 представлен летательный аппарат (ЛА), вид спереди; на фиг.2 - летательный аппарат, вид сбоку; на фиг.3 - летательный аппарат, вид сверху; на фиг.4 - центральный центробежный вентилятор в режиме вертикального взлета и посадки (заслонка в утаенном виде); на фиг.5 - центральный центробежный вентилятор в режиме поступательного движения аппарата; на фиг.6 - предкрылки в режиме вертикального взлета и посадки.
Летательный аппарат вертикального взлета и посадки выполнен в виде диска и содержит нижний сферический сегмент 1 летательного аппарата, верхний сферический сегмент 2 летательного аппарата, рабочее колесо 3 центрального центробежного вентилятора высокого давления, диффузор 4 с «утаиваемой» заслонкой 5 для изменения вектора тяги, диффузор 6 - постоянно открытый на всех режимах движения, стабилизатор 7, руль 8 высоты, крена и поворота, предкрылки 9, движители 10 реактивной тяги, например, создаваемой вентиляторами, и способные изменять ориентацию в пространстве для улучшения маневренности ЛА и создания дополнительной тяги при взлете, посадке и поступательном движении аппарата.
Для компенсации реактивного момента (исключения вращения корпуса) центральный центробежный вентилятор содержит два соосно вращающихся в противоположных направлениях рабочих колеса.
Радиус кривизны поверхности нижнего сферического сегмента 1 выполнен больше радиуса кривизны поверхности верхнего сферического сегмента 2. Это позволит увеличить подъемную силу при поступательном движении летательного аппарата.
Диффузоры 4 и 6 позволяют направлять потоки воздуха по касательной на всю или часть верхней поверхности указанного диска в зависимости от условий полета. При этом диффузор 4 выполнен с возможностью включения в работу заслонки 5 на режиме поступательного движения для выполнения вентилятором функции толкающего винта через диффузор 6 и безотрывного обтекания воздухом задней поверхности ЛА при горизонтальном движении.
Предкрылки 9 улучшают характеристики взлета и посадки летательного аппарата за счет создания дополнительного подпора воздуха под аппаратом при взлете и посадке.
Заявляемый летательный аппарат вертикального взлета и посадки имеет три тяговых элемента. Один центральный вентилятор высокого давления воздуха установлен на верхней поверхности указанного диска, в центральной его части для создания тяги в вертикальной плоскости с возможностью направлять напорные струи потока воздуха радиально и по касательной к верхней поверхности указанного диска. Два реактивных движителя расположены на концах горизонтальных крыльев-пилонов с обоих боков диска. Они способны изменять вектор тяги как для вертикального, так и горизонтального режима полета летательного аппарата.
Устройство работает следующим образом.
Управление аппаратом обычное самолетное - при помощи стабилизаторов 7 и рулей 8 высоты, направления и крена, которые установлены в напорной струе, исходящей из диффузора 6 вентилятора высокого давления, а также при помощи двух дополнительных движителей 10 на реактивной тяге, расположенных на концах крыльев-пилонов.
Вертикальный взлет осуществляют при утаенной заслонке 5 (фиг.4), открытом зазоре между предкрылками 9 и периметром диска (фиг.6) и при вертикально расположенных реактивных движителях 10 на концах крыльев-пилонов.
Поступательное движение аппарата осуществляют путем изменения вектора тяги двух реактивных движителей 10 из вертикального в горизонтальное направление (путем поворота движителей в горизонтальное положение), закрытия предкрылков 9, включения в работу заслонки 5 (фиг.5), что превращает центробежный вентилятор высокого давления дополнительно в толкающий винт, при этом поток воздуха, вытекающего через диффузор 6, обдувает часть верхней поверхности аппарата и рули 8 управления аппаратом.
Посадку аппарата осуществляют путем утаивания заслонки 5 вентилятора высокого давления, что приводит к возобновлению воздушного потока над всей поверхностью верхнего сферического сегмента диска и увеличению площади обдува верхней поверхности сферического сегмента 2 диска, а также раскрытием предкрылка 9, что приводит к торможению летательного аппарата, и работой рулей высоты, направления и крена, а так же приведением в вертикальное положение движителей на концах крыльев-пилонов.
Таким образом, наличие в конструкции летательного аппарата двух дополнительных движителей, расположенных на концах крыльев-пилонов, с изменяемым вектором тяги позволит улучшить эксплуатационные характеристики летательного аппарата: повысит КПД по созданию тяги, грузоподъемность, увеличит горизонтальную скорость и дальность полета, повысит маневренность.