ЛОПАСТЬ НЕСУЩЕГО ВИНТА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
CRAFT ROTOR BLADE

Заявляемая лопасть несущего винта летательного аппарата относится к воздухоплаванию, предназначена для создания аэродинамической подъемной силы (далее - подъемная сила) и может быть использована в летательных аппаратах различного назначения (в частности, в авиамоделях).
Заявляемая лопасть также может быть использована в качестве ветрового источника электроэнергии.
Аналогом является лопасть несущего винта вертолета (далее - лопасть), имеющая классический профиль крыла, который разделяет набегающий поток воздуха и создает разницу скоростей (большей над и меньшей под лопастью), за счет чего возникает подъемная сила.
Недостатками указанной лопасти являются следующие:
- большая скорость вращения лопасти (требующая мощного двигателя) для создания подъемной силы;
- большая длина лопасти;
- недостаточная эффективность ротационного снижения летательного аппарата.
Длина лопасти и скорость ее вращения представляет опасность для окружающих объектов (людей, животных, сооружений) и самого летательного аппарата.
Наиболее близкого аналога (прототипа) к заявляемому техническому решению в настоящее время обнаружить не удалось.
Целью настоящего изобретения является уменьшение длины лопасти, уменьшение ее оборотов и мощности двигателя, создание подъемной силы лопасти, повышение эффективности ротационного снижения летательного аппарата и уменьшение опасности для окружающих объектов.
Указанная цель достигается пространственной конструкцией лопасти.
Лопасть представляет собой моно конструкцию в виде открытой снизу полусферы, снабженной окнами, вокруг которой выполнены охватывающие ее каналы, часть которых выходами объединена с соответствующими окнами полусферы, что уменьшает длину лопасти и увеличивает площадь ее поверхности.
Термин - каналы, является родовым понятием и в контексте настоящей заявки означает криволинейные трубо и/или желобообразные профили, обращенные выпуклой частью вверх или вниз, образующие направляющие для разделения и распределения набегающего потока.
Основными элементами, образующими лопасть как единое целое, являются полусфера, открытая снизу и снабженная передним, верхним и боковыми окнами, и охватывающие ее криволинейные каналы, жестко связанные с поверхностью полусферы, часть из которых выходами объединена с соответствующими окнами полусферы.
Элементы пространственной конструкции лопасти разделяют набегающий поток окружающей воздушной или водной среды (далее - воздушной) на центростремительные и центробежные потоки и преобразуют их в направленные вихревые потоки (реактивные вниз и разрежающие вверх от лопасти) и создают подъемную силу лопасти.
Направляемые большей частью каналов внутрь полусферы через ее окна потоки преобразуются в центростремительные, концентрируются внутри полусферы, создают в ней давление и образуют вихреобразный реактивный поток, направленный от лопасти вниз.
Направляемые каналами, не объединенными с окнами полусферы, центробежные потоки преобразуются в вихреобразный поток, направленный вверх от лопасти, и создают над ней разрежение.
Полусфера имеет вынесенные вниз боковые щеки для концентрации и направления реактивного вихреобразного потока.
В передней левой части полусферы выполнен карман для повышения давления внутри полусферы.
В полусфере установлена горизонтальная турбина.
Все элементы конструкции лопасти имеют криволинейные формы продольных и поперечных лекальных улиткообразных профилей, которые формируются расчетно-экспериментальным путем.
Заявляемая лопасть поясняется примером ее наилучшей на сегодняшний день реализации, не исключающей возможности создания различных ее вариантов.
В связи с асимметричными элементами лопасти ортогональные изображения не обеспечивают целостного восприятия конструкции лопасти, поэтому в качестве дополнительного представлено ее аксонометрическое изображение.
Графические материалы содержат следующие изображения лопасти:
фиг.1 - вид спереди
фиг.2 - вид сверху
фиг.3 - вид справа
фиг.4 - вид слева
фиг.5 - вид сзади
фиг.6 - вид снизу
фиг.7 - аксонометрическое.
Лопасть выполнена следующим образом.
Базовой основой лопасти является полусфера 1, от боковых кромок нижней открытой части которой вынесены вниз две боковые щеки 2 (выпуклые наружу).
Полусфера 1 имеет окна: переднее правое 3, переднее левое 4, верхнее 5, боковые: правое 6, левое 7.
Каналы, охватывающие полусферу 1:
правые крайние: - нижний 8, средний 9, верхний 10;
правые: нижний 11, средний 12, верхний 13;
левые: нижний 14, средний 15, верхний 16;
крайний левый 17 и задний 18.
Щели: правая 19, левая 20.
Рассекатель 21.
Кольца: нижнее 22, верхнее 23.
Карман 24.
Подкрылок 25.
Надкрылок 26.
Место крепления 27 лопасти к оси.
Турбина 28.
Поверхности 9-ти каналов 8-12, 14, 15, 17 и 18 обращены выпуклостью вверх.
Поверхности 2-х каналов 13 и 16 обращены выпуклостью вниз и примыкают к рассекателю 21, который может быть выполнен объемным.
Щеки 2 разделены рассекателем 21 с кольцом нижним 22 на нижний правый нижний канал 11 и на левый нижний канал 14.
К окну переднему правому 3 примыкает выход канала правого среднего 12.
К окну переднему левому 4 примыкает выход канала среднего левого 15.
К верхнему окну 5 примыкает выход канала правого верхнего 13.
К боковому правому окну 6 примыкает выход крайнего правого нижнего канала 8.
К боковому левому окну 7 примыкает выход крайнего левого канала 17.
Щель правая 19 выполнена вдоль нижней части правого крайнего верхнего канала 10. Щель левая 20 выполнена на выходе канала левого верхнего 16.
Внутренним краем 27 крайний левый канал 17 прикреплен к оси вращения лопасти (ось вращения не показана).
В передней нижней части рассекателя 21 выполнено кольцо нижнее 22.
Подкрылок 25 выполнен перед кольцом нижним 22 и обращен вправо от рассекателя 21.
В задней верхней части рассекателя 21 выполнено кольцо верхнее 23, которое объединено с выходом правого крайнего верхнего канала 10.
Над кольцом верхним 23 выполнен надкрылок задний 26, обращенный в левую сторону от рассекателя 21.
В передней части полусферы 1 выполнен карман 24.
Турбина 22 установлена горизонтально внутри полусферы 1 на собственной оси (не показана) с возможностью свободного вращения для структурирования входящих в полусферу 1 через ее окна: передние 3 и 4, верхнее 5, боковые: правое 6 и левое 7 потоков и повышения давления внутри полусферы 1.
Лопасть может быть связана с осью вращения как жестко, так и с помощью шарнира, обеспечивающего возможность махового перемещения лопасти в вертикальной плоскости, перпендикулярной набегающему потоку.
Размеры лопасти и скорость ее вращения определяются в зависимости от назначения летательного аппарата.
Лопасть создает подъемную силу следующим образом.
Вращение оси (в направлении по часовой стрелке) приводит в движение закрепленную на ней лопасть и, набегающий поток воздуха разделяется с помощью каналов 8-18 на отдельные потоки, часть которых по каналам 8, 12, 13, 15, 17 (через окна 3, 4, 5, 6, 7) направляется внутрь лопасти и центростремительно закручивается в полусфере 1 навстречу набегающему потоку.
Наибольшая скорость центростремительного набегающего потока создается правыми крайними каналами: нижним 8, средним 9 и верхним 10; лопасти от оси вращения.
Под сводом полусферы 1 формируется давление и возникает вихревой реактивный поток, эффективность которого повышается карманом 25, щеками 2 и подкрылком 26, направляющим часть потока канала 14 через нижнее кольцо 23 в поток канала 11.
Каналы 11 и 14 уплотняют набегающий поток между щеками 2, что создает увеличение подъемной силы лопасти.
Турбина 28 структурирует вращающийся суммарный поток в полусфере 1.
Верхние правый 10 и левый 16 каналы, разделенные рассекателем 21, формируют потоки над лопастью (поток по правому 10 каналу более скоростной) и, проходя через верхнее кольцо 23 под надкрылком 26, захватывают поток, проходящий по левому каналу 16, и, смешиваясь с ним, скручивают суммарный поток и направляют его вверх, создавая над лопастью вихревой разрежающий поток, обеспечивающий увеличение подъемной силы лопасти.
Щели правая 19 и левая 20 обеспечивают прохождение потока воздуха под задний канал 18, создавая дополнительную подъемную силу лопасти.
В результате возникает повышенное давление воздуха, воздействующее снизу на свод полусферы 1, и от него концентрированный вихреобразно скрученный поток уходит вниз, создавая реактивную тягу, а вихревой поток, уходящий вверх от лопасти, создает над ней разрежение.
Длительный разрыв потоков воздуха под лопастью и над лопастью образует устойчивое объемное разрежение воздуха, создающее дополнительную подъемную силу лопасти.
Лопасть может быть изготовлена из современных, предпочтительно легких и прочных композитных материалов, например, из углепластика.
Лопасть может быть изготовлена как цельной, так и сборной из отдельных элементов.
Полусфера 1 и боковые щеки 2 могут быть выполнены каркасными с эластичным материалом изнутри для стабилизации давления воздушных потоков внутри полусферы 1.
Для обеспечения прочности связи лопасти с осью вращения, лопасть может иметь жесткий каркас, внутренний и/или наружный.
Промышленное изготовление заявляемой лопасти не представляет проблемы при использовании современных конструкционных материалов и технологий изготовления объемных форм (3-D).
Испытания заявляемой лопасти подтвердили создание ею подъемной силы при низкой скорости ее вращения и небольшой мощности двигателя.
Таким образом, предлагаемая лопасть принципиально отличается от лопасти винта вертолета, является новым, ранее неизвестным техническим решением, обеспечивающим создание подъемной силы при меньшей длине лопасти и меньших оборотах, за счет ее объемной конфигурации, обеспечивающей концентрацию набегающего потока и формирования из него вихревых потоков, создающих силовую реактивную тягу вниз от лопасти и разрежение вверх от лопасти.
Лопасть несущего винта летательного аппарата
Обозначения графических материалов
1. Полусфера 1
2. Щеки 2
3. Окна полусферы передние:
- правое 3
- левое 4
верхнее 5
боковые:
- правое 6
- левое 7
4. Каналы правые крайние:
- нижний 8
- средний 9
- верхний 10
правые:
- нижний 11
- средний 12
- верхний 13
левые:
- нижний 14
- средний 15
- верхний 16
крайний левый 17
задний 18
5. Щели:
- правая 19
- левая 20
6. Рассекатель 21
7. Кольца:
- нижнее 22
- верхнее 23
8. Карман 24
9. Подкрылок 25
10. Надкрылок 26
11. Место крепления 27 лопасти к оси
12. Турбина 28.