Устройство для создания подъемной силы

Полезная модель относится к авиационной технике и может быть использована в летательных аппаратах гражданской и военной авиации или, например, при создании беспилотных летательных аппаратов.
Известно и широко распространено крыло с аэродинамическим профилем, создающее подъемную силу в набегающем потоке воздуха при движении летательного аппарата (1). Недостатком крыла является непостоянство создаваемой крылом подъемной силы, величина которой резко снижается при падении скорости движения летательного аппарата, а так же при изменении характера обтекания крыла воздухом (срыв потока).
Известно принятое в качестве прототипа устройство для создания подъемной силы (2), содержащее двигатель с вертикальной осью вращения рабочего вала, на котором закреплено колесо центробежного вентилятора, размещенное внутри набора параллельных друг другу кольцевых крыльев, снабженных радиальными перегородками, которые вместе с крыльями образуют решетку. В конструкции данного устройства создаваемая подъемная сила не зависит от скорости движения летательного аппарата, однако при обтекании кольцевых крыльев потоком воздуха теряется его энергия на преодоление создаваемых радиальными перегородками местных сопротивлений и сил трения, что приводит к уменьшению величины подъемной силы на кольцевых крыльях.
Целью предложенной полезной модели является повышение к.п.д. устройства для создания подъемной силы путем устранения избыточных потерь энергии на преодоление местных сопротивлений и сил трения при обтекании потоком воздуха набора кольцевых крыльев.
Поставленная цель достигается в конструкции устройства для создания подъемной силы, содержащем двигатель с вертикальной осью вращения рабочего вала, на котором закреплено колесо центробежного вентилятора, размещенное внутри набора параллельных друг другу кольцевых крыльев, тем, что последние соединены между собой гребенками, выполненными в виде полос, параллельных оси рабочего вала и закрепленных на задних заостренных кромках кольцевых крыльев.
Конструкция полезной модели поясняется схематическими чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид устройства (вид сверху), на фиг. 2 представлен разрез А-А по фиг. 1, а на фиг. 3 - вид во В фиг. 1.
Устройство для создания подъемной силы состоит из двигателя 1 с вертикальным рабочим валом 2, на котором закреплено колесо 3 центробежного вентилятора, размещенное внутри набора кольцевых крыльев 4, соединенных между собой и с корпусом двигателя 1 гребенками 5.
Устройство работает следующим образом.
При вращении вала 2 двигателя 1 поток воздуха от колеса 3 обтекает кольцевые крылья 4 с образованием на них вертикальной подъемной силы, величина которой пропорциональна числу кольцевых крыльев 4 и их суммарной площади поверхности. Если прямолинейное крыло обтекается набегающим потоком воздуха и величина подъемной силы зависит от скорости движения корпуса летательного аппарата, к которому крылья прикреплены, то в предложенной конструкции устройства крыльям нет необходимости двигаться для создания обтекающего их потока воздуха. В предложенной конструкции обтекание воздухом кольцевых крыльев 4 происходит не в радиальном направлении, а по более длинной траектории, определяемой наличием тангенциальной составляющей вектора скорости воздушного потока, что увеличивает подъемную силу и эффективность работы устройства в целом. В этом и заключается существенность и полезность выполнения кольцевых крыльев 4 без радиальных перегородок, препятствующих обтеканию кольцевых крыльев по удлиненной траектории, и выполнение соединений кольцевых крыльев между собой и с корпусом двигателя 1 гребенками 5, закрепленными на задних кромках крыльев. Обтекание кольцевых крыльев 4 воздухом по удлиненным траекториям равносильно увеличению площади крыла, что и дает увеличение подъемной силы, при этом не тратится энергии на преодоление сопротивлений, создаваемых радиальными перегородками в конструкции прототипа.
При использовании предложенного устройства в конструкции беспилотных летательных аппаратов (коптеров) можно значительно повысить надежность их работы, заменив наиболее подверженные повреждениям пропеллеры предложенным устройством, а так же увеличить грузоподъемность, дальность полета и время работы коптеров за счет более высокого к.п.д.
Литература
1. Г.П. Свищев Большая Российская Энциклопедия, Авиация, Μ., 1994 год.
2. Патент РФ на ПМ №202580, опубл.25.02.2021 г. Бюл. №6.