ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ

Полезная модель относится к авиации. Предложен летательный аппарат (ЛА), сочетающий свойства вертолета (возможность вертикального взлета и зависания) и самолета (подъемная сила образуется за счет обтекания воздухом крыльев).
Известны несколько типов летательных аппаратов, в которых воздух из атмосферы засасывается вентилятором (т.е. воздушным винтом с двигателем) в корпус, а подъемная сила создается в результате обтекания потоком воздуха из корпуса поверхностей тел, исполняющих роль крыла. Некоторые из таких аппаратов используют эффект Коанда: в этом случае тороидальная поверхность, имеющая выпуклость вверх, обдувается тонким слоем воздуха; при безотрывном обтекании на этой поверхности возникает вакуум, который и обеспечивает подъемную силу (UAV airframes/avionics-www.idairospace.com). Размеры подобных аппаратов ограничены необходимостью иметь тонкий поток воздуха на выходе из корпуса для реализации эффекта Коанда, а также необходимостью использования дополнительных средств, обеспечивающих горизонтальный полет. Известен летательный аппарат «Высотолет», описанный в заявке на изобретение RU №99113319/28, 08.06.1999, в котором подъемная сила создается за счет обтекания крыла тороидальной формы, установленного внутри рабочей камеры, представляющей собой по существу единую конструкцию с корпусом. Подъемная сила регулируется поджатием потока при ассиметричном обдуве. Недостатками этого аппарата являются невозможность регулирования подъемной силы за счет изменения угла атаки крыла и расположение крыла внутри рабочей камеры, в результате чего воздушный поток, обдувающий крыло, взаимодействует и со стенками рабочей камеры, присоединенной к корпусу, а это уменьшает потенциал воздушного потока при создании суммарной подъемной силы, действующей на корпус.
Наиболее близким техническим решением является «Летательный аппарат» описанный в патенте на полезную модель RU №112153 (прототип), опубликованный 10.01.2012 г., в котором подъемная сила создается при обтекании струей из сопел на корпусе крыльев, расположенных вне корпуса. Недостатком этой модели и всех других, использующих вентилятор для создания потока, является большой объем и вес корпуса, в котором вентилятором из атмосферы закачивается воздух и в котором вертикальный поток воздуха из вентилятора преобразуется в горизонтальный.
Кроме того, прямоточный осевой вентилятор, засасывающий воздух, при работе в ограниченный объем камеры, образованной корпусом ЛА, может иметь существенное уменьшение к.п.д. при регулировании скорости истекания через сопла.
Задача предлагаемой полезной модели - уменьшение габаритов ЛА и уменьшение энергетических затрат при его эксплуатации.
Поставленная задача достигается благодаря использованию в качестве устройства для забора воздуха из атмосферы и для создания потока воздуха, обдувающего крыло, одного радиально-осевого лопастного колеса с двигателем, расположенного внутри корпуса или двух таких колес. При этом исключается необходимость камеры, в которой вертикальный поток преобразуется в горизонтальный, на что затрачивается энергия воздушного потока. Кроме того, радиально-осевые колеса имеют в данных условиях более высокий к.п.д. по сравнению с осевым прямоточным вентилятором, что уменьшит затраты энергии, необходимые для полета ЛА.
ЛА представлен на фиг.1. и фиг.2. На фиг.2. представлено сечение ЛА по а-а. ЛА включает корпус, который состоит из двух плоских колец 1, соединенных по контуру вертикальными стойками 2.; средние части колец представляют собой решетки 3, обеспечивающие свободное поступление воздуха в корпус снизу и сверху; соосно с кольцами установлено одно радиально-осевое лопастное колесо 4 с двигателем 5 и/или два радиально-осевых колеса, которые могут вращаться в противоположные стороны (на фиг.1 и фиг.2 показан вариант с одним колесом); лопатки колеса (колес) цилиндрические с вертикальной образующей, направляющие каждой цилиндрической поверхности лопаток колеса изогнуты в сторону вращения колеса; на стойках 2, соединяющих кольца 1, установлены направляющие лопатки 6, которые могут поворачиваться вокруг вертикальной оси (стойки) каждая в отдельности и группами с помощью привода (пневмогидравлического, электромеханического, на фиг.1 и фиг.2 не показан); кольцеобразное крыло 7, жестко прикрепленное стержневой конструкцией 8 к корпусу и имеющее поперечное (радиальное) сечение необходимой аэродинамической формы; кабину 9 для экипажа, гироскопа, полезного груза и системы управления, расположенную на решетке верхнего (как показано на фиг.1.) или нижнего (рядом с двигателем) кольца 1. Находящийся внутри кабины 9 гироскоп (на фиг.1 и фиг.2 не показан) предотвращает реактивное (по отношению к колесу 4) вращение корпуса 1.
При вращении колеса 4 (или двух колес в противоположные стороны) за счет центробежной силы вблизи оси колеса 4 (или двух колес) возникает вакуум, благодаря которому воздух засасывается из атмосферы в корпус через решетки 3, и создается радиальный поток воздуха из корпуса, набегающий на крыло 7. При обтекании крыла 7 возникает подъемная сила, которая стержневой конструкцией 8 передается корпусу 1 и всему ЛА.. Поворачивая направляющие лопатки 6, можно изменять радиальную составляющую скорости потока на крыло 7 и благодаря этому регулировать подъемную силу и создавать при несимметричном (относительно оси ЛА) положении лопаток 6 горизонтальную составляющую силы, действующую на ЛА и обеспечивающую горизонтальный полет, При наличии двух радиально осевых колес, вращающихся в противоположные стороны, существенно уменьшается масса гироскопа и, следовательно, увеличивается масса полезного груза.