Электрический реактивный движитель
ELECTRIC JET PROPULSOR

Изобретение относится к устройствам создания реактивной тяги, конкретно к электрическим реактивным движителям.
Известен электрический реактивный движитель (ЭРД) /RU 2015151255/, содержащий последовательно и соосно установленные по течению воздушного потока дельтовидные крылья, воздухозаборник, направляющие лопатки, многолопастную крыльчатку с приводом от вентильного электродвигателя, а также реактивное сопло, внутри которого условлено центральное тело, закрепленное внутри сопла спрямляющими лопатками.
Техническим недостатком известного ЭРД /RU 2015151255/ является недостаточная надежность управления, связанная с образованием крена из-за недостаточной компенсации спрямляющим лопатками энергии вращения струи многолопастной крыльчатки и с отсутствием возможности управления угловым направлением тяги ЭРД.
Задачей и техническим результатом изобретения является повышение надежности управления ЭРД.
Сущность изобретения.
Достижение заявленного технического результата и решение поставленной задачи обеспечивается тем, что электрический реактивный движитель (ЭРД) содержит последовательно и соосно установленные по течению воздушного потока дельтовидные крылья, воздухозаборник, направляющие лопатки, многолопастную крыльчатку с приводом от вентильного электродвигателя, а также реактивное сопло. Внутри сопла условлено центральное тело, закрепленное внутри сопла спрямляющими лопатками.
Согласно изобретению ЭРД дополнительно содержит рулевые пластины и рулевые машинки управления вектором тяги движителя, причем рулевые пластины установлены на внешней поверхности центрального тела в воздушно-реактивной струе ЭРД за срезом сопла, а рулевые машинки - внутри центрального тела и кинематически соединены с рулевыми пластинами.
При этом дельтовидные крылья и направляющие лопатки установлены с равномерным угловым шагом, а их задние кромки разнесены вдоль продольной оси воздухозаборника на величину, не меньшую чем размер хорды профиля направляющей лопатки. Дельтовидные крылья выполнены с загибом задней кромки против направления вращения многолопастной крыльчатки. Многолопастная крыльчатка установлена на валу вентильного электродвигателя между направляющими и спрямляющими лопатками.
Введение рулевых пластин и рулевых машинок управления вектором тяги движителя, установка рулевых пластин на внешней поверхности центрального тела в воздушно-реактивной струе ЭРД за срезом сопла, а также установка рулевых машинок - внутри центрального тела и кинематическое соединение их с рулевыми пластинами позволяют обеспечить управление осевым кручением корпуса движителя, изменять угловое направление вектора тяги, компенсировать рулевыми пластинами остаточную закрутку реактивной струи ЭРД, препятствуя его вредному для управления угловому вращению и образованию крена.
Рациональный выбор параметров ЭРД, а именно выполнение дельтовидных крыльев с загибом задней кромки против направления вращения многолопастной крыльчатки, установка их и направляющих лопаток с равномерным угловым шагом, разнесение их задних кромок вдоль продольной оси воздухозаборника на величину, не меньшую чем размер хорды профиля направляющей лопатки, а также установка многолопастной крыльчатки на валу вентильного электродвигателя между направляющими и спрямляющими лопатками дополнительно позволяют снизить кручение реактивной струи и ее вредное влияние на кручение корпуса движителя и управление его пространственным положением.
В целом указанные технические преимущества позволяют повысить надежность управления ЭРД и обеспечить достижение заявленного технического результата и решение поставленной задачи.
Сущность изобретения поясняется рисунками, представленными на фиг. 1-фиг. 4.
На фиг. 1 - представлен рисунок, поясняющий конструкцию ЭРД, на фиг. 2 - вид сечения «А-А» ЭРД в месте расположения воздухозаборника 2, на фиг. 3 - вид сечения «В-В» ЭРД в месте расположения многолопастной крыльчатки 4, на фиг. 4 - вид сечения «В-В» ЭРД в месте расположения направляющих 3 и спрямляющих 8 лопаток.
На фиг. 1-4 обозначены:
1 - дельтовидные крылья;
2 - воздухозаборник;
3 - направляющие лопатки;
4 - многолопастная крыльчатка (винт);
5 - вентильный электродвигатель;
6 - сопло;
7 - центральное тело;
8 - спрямляющие лопатки;
9 - рулевые пластины (рули управления направлением тяги воздушного реактивного потока крыльчатки 4);
10 - рулевые машинки;
11 - контейнер;
12 - спасательный парашют.
Согласно фиг. 1-фиг. 4 ЭРД содержит последовательно и соосно установленные по течению воздушного потока дельтовидные крылья 1, воздухозаборник 2, направляющие лопатки 3, многолопастную крыльчатку 4 с приводом от вентильного электродвигателя 5, а также реактивное сопло 6. Внутри сопла 6 условлено центральное тело 7, закрепленное внутри сопла 6 спрямляющими лопатками 8. На внешней поверхности центрального тела 7 в воздушно-реактивной струе ЭРД установлены рулевые пластины 9, а внутри тела 7 - рулевые машинки 10, кинематически соединенные со струйными рулями 9.
При этом дельтовидные крылья 1 и направляющие лопатки 3 установлены с равномерным угловым шагом, а их задние кромки разнесены вдоль продольной оси воздухозаборника 2 на величину, не меньшую чем размер хорды профиля направляющей лопатки 3.
Для компенсации вращающего момента крыльчатки 4 на корпус ЭРД дельтовидные крылья 1 выполнены с загибом задней кромки против направления вращения многолопастной крыльчатки 4.
Для повышения управляемости ЭРД рулевые пластины 9 установлены на внешней поверхности центрального тела 7 за срезом сопла 6. Для послеполетного спасения ЭРД в его теле 7 может быть установлен контейнер 11 для размещения спасательного парашюта 12.
Предлагаемый ЭРД работает следующим образом.
При включении вентильного электродвигателя 5, запитываемого от блока бортовых аккумуляторных батарей (на фигурах не показано), крыльчатка 4 практически мгновенно набирает обороты вращения, необходимые для создания необходимой тяги ЭРД. ЭРД взлетает. При этом крыльчатка 4 своими лопастями втягивает наружный воздух из встречного набегающего потока через окна между спрямляющими лопатками 8 и выбрасывает его через сопло 6, образуя на его выходе воздушно-реактивную струю с направлением углового вращения, совпадающего с направлением вращения крыльчатки 4. Встречный поток воздуха, взаимодействует с дельтовидными крыльями 1, расположенными вдоль оси ЭРД и с концами, загнутыми в сторону противоположную вращения крыльчатки, препятствуя вращению ЭРД вдоль его оси и образованию углового крена ЭРД.
Одновременно с помощью направляющих 3 и спрямляющих 8 лопаток вращающийся поток воздуха преобразуется в линейный поток на выходе сопла 6. Рулевые пластины 9 обдуваемые реактивной струей воздуха меняя свое угловое положение от рулевой машинки 10 управления имеют возможность управлять угловым направлением реактивной струи ЭРД и дополнительно компенсировать рулевой машинкой 10 от блока управления ЭРД (на фигурах не показано) остаточное вращение реактивной струи, вызывающей вращение и крен ЭРД в процессе его полета.
Данное изобретение не ограничивается представленным примером его осуществления. В рамках данного изобретения возможны и другие варианты его исполнения. Так, например, вместо аккумуляторных батарей электропитания вентильного электродвигателя 5 могут быть использованы накопительные конденсаторы электрического тока, водородные и другие малогабаритные источники электричества.
Изобретение разработано на уровне опытного образца и технических предложений по его применению.