МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ВЫСОКОМАНЕВРЕННЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ

Полезная модель относится к авиационной технике, а именно к пилотируемым и беспилотным летательным аппаратам вертикального взлета и посадки, предназначенным для решения широкого круга задач народнохозяйственного, научного и военного значений.
Известен летательный аппарат легче воздуха (см. патент EP N 0201309 A2, опубл. 12.11.1986 г.), представляющий собой торообразное тело, наполненное гелием. В центре корпуса аппарата на перекладине установлен один или два двигателя, обеспечивающих управление аппаратом по вертикали. На корпусе снаружи установлены боковые газотурбинные двигатели, обеспечивающие горизонтальный полет и управление по курсу. Возможно также размещение двигателей на подвесной платформе с возможностью поворота их для управления полетом.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного летательного аппарата, относится то, что ограничена грузоподъемность, главным образом по габаритам, трудность пилотирования из-за большой парусности, что усложняет эксплуатацию, низкая маневренность и надежность.
Известен многофункциональный высокоманевренный летательный аппарат вертикального взлета и посадки (см. патент РФ №2127693, опубл. 20.03.1999), содержащий корпус, образованный тором, имеющий полости, заполняемые несущим газом, и грузовые отсеки, силовую установку, переднюю и заднюю кабины экипажа, систему управления и органы приземления, эластичные, убирающиеся емкости для несущего газа, верхнюю выпуклую и нижнюю вогнутую несущие поверхности, закрывающие центральную полость, расположенную внутри тора, который выполнен с радиальными нишами. Силовая установка включает не менее шести автономных энергоблоков, каждый из которых имеет двигатели, установленных на поворотных платформах, емкости для топлива, систему дифференцированного управления режимами двигателей, а также положением энергоблока относительно указанного корпуса и платформы с указанными двигателями относительно энергоблока, при этом органы приземления выполнены в виде выдвижных автоматически фиксируемых телескопических штанг (принят за прототип).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного летательного аппарата, относится то, что не полностью решена задача обеспечения грузоподъемности и продолжительности полета.
Задачей полезной модели является расширение арсенала многофункциональных высокоманевренных летательных аппаратов вертикального взлета и посадки.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в реализации арсенала технических средств, предназначенных в качестве пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов вертикального взлета и посадки
Технический результат достигается тем, что многофункциональный высокоманевренный летательный аппарат вертикального взлета и посадки содержит торообразный корпус, имеющий полости, заполняемые несущим газом и грузовые отсеки, силовую установку, переднюю и заднюю кабины экипажа, систему управления и органы приземления, эластичные убирающиеся емкости для несущего газа, верхнюю выпуклую и нижнюю вогнутую несущие поверхности, закрывающие центральную полость, расположенную внутри тора, который выполнен с радиальными нишами, при этом отношение расстояния от центра окружности, образующей поверхность тора, до вертикальной оси тора составляет не менее трех радиусов указанной окружности, силовая установка включает не менее шести автономных взаимозаменяемых установленных на подшипниковых опорах энергоблоков, состоящих из двигателя, поворотной платформы и емкости с топливом, систему дифференцированного управления режимами двигателей, а также положением энергоблока относительно указанного корпуса и платформы с указанными двигателями относительно энергоблока, при этом органы приземления выполнены в виде выдвижных автоматически фиксируемых телескопических штанг с возможностью установки колесных тележек.
Особенностью является то, что аппарат снабжен несущими винтами, каждый из которых установлен на соответствующем ведомом валу с возможностью перемещения вверх или вниз и вокруг оси консоли; а двигатели выполнены с возможностью перемещения за пределы тора посредством выдвижных консолей.
Предпочтительно энергоблоки выполнены с возможностью отстреливания одного из них совместно с симметрично расположенным энергоблоком; система управления снабжена автопилотом, системами спутникового слежения ГЛОНАСС и GPS, телекамерой, инфракрасным радаром, радиопеленгатором; на верхней выпуклой несущей поверхности размещены солнечные батареи, поверхность аппарата покрыта золотой фольгой толщиной в несколько нанометров двумя слоями с диэлектрической прокладкой между ними, телескопические штанги выполнены с присосками, а соотношение высоты тора к диаметру находится в пределах 1:3÷1:4.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено:
на фиг.1 - конструктивная схема летательного аппарата в стояночном положении, а) - вид спереди, консоли выдвинуты; б) - вид сверху;
на фиг.2 - то же, вид спереди, консоли убраны,
на фиг.3 - то же, вид сверху, половина верхней несущей поверхности снята;
на фиг.4 - торообразный корпус летательного аппарата без поворотных энергоблоков, вид сверху, верхняя несущая поверхности условно снята;
на фиг.5 - вид по А-А на фиг.4;
на фиг.6 - вид по В-В на фиг.4;
на фиг.7 - вид по Б-Б на фиг.4;
на фиг.8 - летательный аппарат с вертикальным грузом в стояночном положении;
на фиг.9 - летательный аппарат с грузом на внешней /вантовой/ подвеске в полете.
Многофункциональный высокоманевренный летательный аппарат вертикального взлета и посадки включает жесткий облегченный торообразный корпус 1 (фиг.1) с радиальными проемами (нишами) 2 (фиг.3, 4), поворотные относительно осей I-I энергоблоки 3 с поворотными относительно радиусов платформами 4, на которых закреплены винтовые двигатели 5 (фиг.1, фиг.2). Винтовые двигатели 5 могут выдвигаться за пределы тора посредством выдвижных консолей 6 (фиг.1, а).
Аппарат снабжен несущими винтами 7, каждый из которых установлен на соответствующем ведомом валу 8. Несущие винты 7 могут перемещаться вверх или вниз за счет разворота энергоблоков 3, а также вокруг оси консоли за счет разворота поворотной платформы 4.
Все энергоблоки 3 одинаковы и взаимозаменяемые, что удешевляет производство и облегчает эксплуатацию. Внутри энергоблоков 3 размещены емкости для топлива, дополнительные электроприводы, а также элементы системы дифференциального управления работой винтовых двигателей 5 и поворотом платформы относительно радиуса энергоблока и энергоблока относительно оси I-I. Энергоблок 3 с поворотной платформой 4, винтовым двигателем 5 с несущим винтом 7 и емкости с топливом при возгорании отстреливается совместно с симметрично расположенным энергоблоком.
Торообразный корпус 1 летательного аппарата снабжен секционными съемными верхней 9 выпуклой и нижней 10 вогнутой несущими поверхностями, закрывающими при необходимости внутреннее пространство торообразного корпуса 1. Полости торообразного корпуса 1, образовавшиеся между нишами 2, использованы для устройства грузовых отсеков 11 (фиг.6), передней 12 и задней 13 пилотских кабин (фиг.5) и такелажного оборудования. Пилотские кабины 12 и 13 идентичны, снабжены дублированными системами управления - автопилотом, системой спутникового слежения ГЛОНАСС и GPS, телекамерой, инфракрасным радаром, радиопеленгатором и сообщены между собой кольцевыми каналами 21 (фиг.6) для прохода членов экипажа и обеспечивают возможность управления летательным аппаратом из одной кабины и корректировку его из другой кабины.
Грузовые отсеки 11 снабжены легкосъемными полами 14 (фиг.6) и откидными люками 15 с грузовыми рампами 16. В центральном пространстве тора установлена цилиндрическая шахта 17 (фиг.1), включенная в силовую систему корпуса 1 аппарата и обеспечивающая вантовую подвеску грузов. Для этого на стенках цилиндрической шахты 17 имеются крепежные устройства 18 (фиг.3), обеспечивающие жесткую (фиг.8) и вантовую наружную (фиг.9) подвески и автоматический сброс грузов.
Внутреннее пространство между тором 1 и стенками цилиндрической шахты 17 использовано для размещения кольцевых силовых элементов конструкции, силовых отсеков 19 и 20 (фиг.6) и кольцевого канала 21, обеспечивающего сообщение между передней 12 и задней 13 пилотскими кабинами, а также свободный доступ к элементам различных систем, расположенным в силовых отсеках 19 и 20. В этих отсеках размещаются также оборудование и устройства для торможения и фиксации поворотных энергоблоков 3. В силовых отсеках 19 и 20 размещены также передняя 22 и задняя 23 выдвижные телескопические штанги - органы приземления. Телескопические штанги могут быть выполнены с присосками.
Снаружи верхнего силового отсека 19 расположен кольцевой силовой элемент 24 (фиг.3), обеспечивающий также установку и фиксацию верхней несущей поверхности 9. На усиленных стенках радиальных ниш 2 выполнены подшипниковые опоры для установки поворотных энергоблоков 3. Длина телескопических штанг 22 и 23 при выдвижении автоматически фиксируется при встрече с препятствием, что обеспечивает посадку аппарата не только на горизонтальную, но и на наклонную до 30 градусов поверхность., а герметичный корпус тора - при убранных органах приземления позволяет осуществлять посадку аппарата на водную поверхность, что особенно важно при использовании аппарата в пожарном варианте, когда для транспортировки воды используются подвесные контейнеры, а время для наполнения контейнеров водой крайне ограничено.
На телескопических опорных штангах 22 и 23 могут крепиться колесные тележки, которые монтируются силами технических служб. Для транспортировки летательного аппарата в технических целях по аэродрому под телескопические опорные штанги 22 и 23 могут устанавливаться специальные аэродромные тележки и использоваться аэродромные машины. На верхней выпуклой несущей поверхности 9 размещены солнечные батареи 25.
Заявляемый аппарат может быть как малоразмерным беспилотным летательным аппаратом вертикального взлета и посадки, так и большим летательным аппаратом.
При небольших габаритах летательного аппарата можно использовать покрытие поверхности аппарата золотой фольгой толщиной в несколько нанометров двумя слоями с диэлектрической прокладкой между ними.
Работа летательного аппарата в основном сводится к подъему и транспортировке по воздуху различных грузов 26, 27. При этом могут иметь место различные варианты его загрузки и различные варианты использования.
Если необходимо перевезти малогабаритные грузы большой массы на большое расстояние, то часть грузовых отсеков 11 тора заполняется грузами, а оставшаяся часть грузовых отсеков 11 при снятых полах 14 и центральное пространство тора снабжаются легкими эластичными емкостями 28, 29, 30 (фиг.9) заполняемыми легким газом, который подогревается выхлопными газами и при снятой нижней вогнутой несущей поверхности 10, расширяясь выходят за пределы летательного аппарата. Устанавливается верхняя несущая поверхность 9 и летательный аппарат способен перевозить в этом варианте груз на максимальное расстояние.
Если необходимо перевозить большие грузы на небольшое расстояние, например, перевозка ракет или многократные воздушные рейсы с подвесными емкостями с водой для тушения крупных пожаров (фиг.8 и 9), то все грузовые отсеки тора освобождаются от полов 14 и заполняются легким несущим газом, причем при транспортировке грузов большой массы, например контейнеров с водой для тушения пожара (фиг.9) на вантовой подвеске, свободное центральное пространство тора также может быть использовано для размещения емкости с легким несущим газом.
При перемещении летательного аппарата вверх и перемещении двух симметрично расположенных несущих винтов 7 к центру торообразного корпуса 1 происходит отсос воздуха из зоны сжатия над верхней выпуклой несущей поверхностью 9, тем самым образуя дополнительный подъемный эффект.
Соотношение высоты и диаметра тора должно находиться в пределах 1:3÷1:4.
Могут быть и другие в зависимости от ситуации варианты применения и использования летательного аппарата, когда требуется большая подъемная сила, высокая маневренность в полете с грузом, безаэродромное базирование и работа на неподготовленных площадках.
Абсолютные размеры летательного аппарата будут определяться его силовыми возможностями, суммарной тягой двигателей и потребными массами грузов.
Летательный аппарат может быть изготовлен на авиационных заводах с использованием современных материалов и технологий.