ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ
AIRCRAFT

Изобретение относится к самолетостроению, в частности к устройствам, поднимающимся вверх без специальных двигателей (реактивных, винтовых).
Известно устройство (Анощенко Н.Д. Воздухоплаватели. М., 1960), представляющее собой оболочку, заполненную инертным газом (гелием), поднимающуюся вверх за счет Архимедовых сил.
Недостатком известного устройства является небольшая скорость передвижения, малая маневренность, уязвимость от внешних воздействий (попадание пуль, снарядов, приводящих к возгоранию устройства).
Известна летающая тарелка (патент RU 2151717), содержащая корпус, выполненный из верхней и нижней частей, механизмы управления и маневрирования, которая выбрана заявителем в качестве прототипа. К недостаткам данного устройства следует отнести неэффективное создание им вертикальной тяги.
Задача заявляемого изобретения заключается в обеспечении подъема и продвижения летательного аппарата в воздушной среде со скоростью нескольких сот км/час и придания ему аэродинамических характеристик, не уступающих летательным аппаратам с реактивной тягой.
Требуемый результат достигается путем разработки устройства, имеющего форму цилиндра или диска и создающего над своей верхней поверхностью по отношению к нижней разряженное воздушное пространство.
Существенные признаки, характеризующие изобретение
Ограничительные: летательный аппарат, содержащий корпус, который состоит из верхней и нижней частей, механизмы управления и маневрирования.
Отличительные: верхняя часть корпуса закреплена на нижней в подшипниках с возможностью вращения относительно нее, на верхней части корпуса наружная поверхность выполнена гофрированной в виде радиальных зубцов, внутри которых располагаются нагревательные элементы, по периметру верхней части корпуса установлены регулируемые жалюзи. Кроме того, корпус аппарата выполнен в виде цилиндра или диска; на боковой поверхности верхней части корпуса выполнено спиралевидное крыло; нагревательные элементы выполнены в виде газовых горелок. В нижней части располагается пульт управления и привод механизма маневрирования летательного аппарата, по окружности нижней части располагается система элеронов.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.
Наличие нагревательных устройств, например, в виде газовых горелок, дает возможность интенсивно разогреть воздух, обтекающий сверху летательный аппарат, и тем самым уменьшить его плотность, а следовательно, и давление на наружную верхнюю поверхность. Зубчатая форма поверхности усиливает эффект нагрева воздуха между зубцами. Жалюзи на верхней части наружной поверхности имеют привод поворота для регулирования вектора движения поступающего холодного воздуха с целью его закручивания для реализации эффекта торнадо (при сильном вращении воздуха вследствие центробежных сил реализует разряженное пространство внутри вращающегося столба) и для реализации вращения верхней части. Спиралевидное крыло при вращении верхней части против часовой стрелки способствует возникновению дополнительной подъемной силы. Наличие изоляционной пластины препятствует нагреву баллонов с жидким газом. Форма летательного аппарата в виде диска имеет максимальный планирующий эффект и неограниченные возможности для маневрирования с помощью системы элеронов, расположенных по окружности нижней части.
Заявляемое устройство поясняется чертежами. На фиг.1 показан внешний вид устройства; на фиг.2 - сечение С-С на фиг.3; на фиг.3 - вид сверху; на фиг.4 - узел Б на фиг.3; на фиг.5 - узел А на фиг.3.
Устройство состоит из верхней 1 и нижней 2 частей. Верхняя часть может вращаться относительно нижней части в подшипниках 3 и имеет наружную поверхность в виде радиальных полых зубцов 4, в которых расположены газовые горелки 5 трубчатой формы. По наружному периметру верхней части установлены вертикальные жалюзи 6, ориентированные по радиусу устройства и имеющие возможность перемещаться в вертикальном направлении, и жалюзи 7, имеющие возможность перемещаться в вертикальной и поворачиваться в горизонтальной плоскостях. В нижнем ярусе верхней части за теплоизолирующим слоем 8 расположены баллоны 9 с жидким газом. К наружному боковому контуру верхней части крепится спиралевидное крыло 10. В нижней части по наружному периметру расположена система регулируемых в вертикальной плоскости пластин 11 (элеронов). В нижней части имеются выдвижные опоры 12 (шасси). Зубчатая поверхность верхней части имеет перфорацию для выхода находящегося внутри горячего воздуха.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
По сигналу с пульта управления, находящегося в части 2, сжиженный газ из баллонов 9 через редуктор поступает к горелкам 5, включается зажигание и происходит разогрев зубчатой поверхности 4 до 1000-1500°С. Воздух, находящийся между зубцами, быстро разогревается до нескольких сотен градусов и устремляется вверх. Жалюзи 6, 7 по сигналу с пульта управления поднимаются вверх, жалюзи 7 поворачиваются в горизонтальной плоскости на определенный угол для придания поступающему через них холодному воздуху вращательного движения и давления на жалюзи 6, приводя тем самым во вращение верхнюю часть 1, крепящуюся в подшипниках 3, на части 2. Таким образом горячий воздух, вращаясь, устремляется вверх. В результате разогрева плотность воздуха над зубчатой поверхностью уменьшается, а следовательно, уменьшается и его давление на зубчатую поверхность. Уменьшению давления на верхнюю часть летательного аппарата в значительной мере способствует вращательный подъем горячего воздуха. Образуется смерч над верхней частью. По данным (Гойгеров С.С. Синоптический анализ условий возникновения торнадо в США в 1884 г. Метеорология и гидрология, 1939, №4) - давление внутри смерча может быть на 0,2-0,3 атм меньше, чем в окружающем пространстве. Из-за разности давлений на нижнюю и верхнюю поверхности устройства возникает подъемная сила, превышающая вес летательного аппарата. Кроме того, дополнительная подъемная сила возникает на спиралевидном крыле 10 при вращении верхней части 1 против часовой стрелки.
Расчет, подтверждающий достижение указанного технического результата
Положим, что диаметру летательного устройства d=30 м, высота верхней части 1 м, нижней - 2 м. Толщина титановой оболочки δ=5 мм.
Вес корабля:
1
2
3
1
2
P=(V+V+V)γ+P+P,
1
где V - объем титанового днища,
2
V - объем титановой боковой обшивки,
3
V - объем титановой перегородки,
3
1
V=V;
3
1
1
2
2
γ - удельный вес титана: γ=4,5 т/м; Р - вес газовых баллонов (100 баллонов); Р=20·100=2000 кг; P - вес неучтенного оборудования, P=50 т
Р=(7,065+1,413)·4,5+2+50≈90 т.
Принимаем Р=100 т.
Примем, что в результате нагрева воздуха на наружной поверхности верхней части и его вращении при подъеме средняя величина давления на верхнюю часть понизилась всего на 0,1 атм по сравнению с давлением на нижнюю поверхность.
2
Тогда подъемная сила F составит (0,1 атм=1 т/м)
Предположим, что устройство удерживается тросами до момента, когда перепад давлений между верхней и нижней частями не достигнет 0,1 атм, а после этого воздушный корабль освобождают. Тогда сила инерции
Летательный аппарат оторвется от земли с ускорением 6g. Отметим, что при этом не учитывалась еще подъемная сила на спиралевидном крыле.