RO133846A2 - Unitate de propulsie şi aeronave cu deco- lare şi aterizare pe verticală (vtol) - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la unitate de propulsie şi la o aeronavă cu decolare şi aterizare pe verticală. Unitatea conform invenţiei este constituită din două profile (10) aerodinamice, care pot fi considerate în mod substanţial cilindrice, simetrice faţă de planul median longitudinal al unei aeronave (1), pe fiecare profil (10) aerodinamic este generat un efect Coandă de către un ventilator (11) tangenţial, având axa paralelă cu planul longitudinal median, un deflector (17) pentru creşterea fluxului de aer debitat de ventilatorul (11) centrifugal, favorabil montat pentru a crea un efect Venturi de sucţiune generat de ventilatorul (11) centrifugal, propulsia pe orizontală fiind realizată cu ajutorul a două ventilatoare (26) centrifugale, dispuse transversal într-un modul (5) de închidere, fiecare ventilator (26) centrifugal este alimentat printr-un ajutaj (27) convergent care preia aerul de pe una din lateralele aeronavei (1). Aeronava conform invenţiei are o unitate (2) de propulsie dispusă de o parte şi de alta a unei cabine (3) a pasagerilor, respectiv a mărfurilor, o structură (4) aerodinamică dispusă în partea frontală, care se îngustează spre partea din faţă şi pe care sunt montate două aripi (8) frontale şi un modul (5) de închidere, dispus la partea din spate, pe care sunt fixate două profundoare (6) care susţin o aripă (7) posterioară având forma literei V.

Description

Unitate de propulsie si aeronave cu decolare si aterizare pe verticala (VTOL)

Prezenta invenție se refera la o unitate de propulsie si aeronave cu decolare si aterizare pe verticala (VTOL) de tipul celor care utilizează o suprafața aerodinamica pentru a genera sustentatia atit in zborul vertical cit si in cel orizontal.

Aeronavele care au capacitatea de decolare si de aterizare pe verticală (cunoscute ca „Vertical Takeoff and Landing - VTOL in engleza) combina avantajele elicopterelor, si anume decolarea si aterizarea pe un spațiu limitat sau pe terenuri greu accesibile, cu avantajele avioanelor convenționale, cum ar fi viteza de croazieră crescută si zborul orizontal cel mai eficient energetic. în ultimele decenii, s-au înregistrat progrese semnificative în domeniul aeronavelor cu decolare si aterizare pe verticală dar până în prezent un progres economic semnificativ nu a fost atins.

O soluție inovanta a fost aplicata de compania Aesir care utilizează efectul Coanda pentru a produce sustentatia unei aeronave de forma considerata semi-discoidala. Aceasta utilizează un singur rotor central si de aceea prezintă o redundanta redusa. Profilul aerodinamic al extradosului are o lungime limitata pentru a împiedica desprinderea stratului limita. Pe de alta parte, in aceasta configurație, presiunea pe intrados este nula. Din aceste cauze forța de sustentatie raportata la unitatea de suprafața este redusa.

Este de asemenea cunoscute invențiile DE3614311 si US201855045 care propun utilizarea unor ventilatoare tangențiale (crossflow in engleza) pentru a realiza propulsia pe orizontala a unei aeronave. Aceste ventilatoare si ajutajele lor de intrare si ieșire sunt astfel dispuse pentru a asigura in principal propulsia pe orizontala.

Prin ventilator tangențial sau crossflow (in engleza) se înțelege un ventilator la care fluxul de aer traversează de doua ori niște palete dispuse radial, iar comprimarea aerului se face prin centrifugarea acestuia. Aerul de admisie este de obicei preluat printr-un ajutaj sau fanta dispusa in carcasa exteriora (statorul) a ventilatorului.

In consecința devine o necesitate realizarea unui sistem de propulsie foarte eficient, care sa fie utilizat atit pentru zborul pe verticala cit si pentru zborul pe orizontala, a cărui acționare sa fie foarte simpla si la care trecerea de la zborul vertical la cel orizontal si invers sa se faca rapid.

Invenția înlătură dezavantajele aratate mai sus prin aceea ca o unitate de propulsie a unei aeronave cu decolare si aterizare pe orizontala este formata din doua suprafețe simetrice ce pot fi in mod substatial cilidrice, considerate extrados, pe care se generează un efect Coanda cu ajutorul a doua a 2018 00550

26/07/2018 ventilatoare tangențiale, unul de fiecare parte. Suprafețele aerodinamice formează împreuna un profil aerodinamic. Profilul aerodinamic este închis la partea inferioara de un planseu ce poate fi considera intrados. Intre profilul aerodinamic si planseu este închis un spațiu interior. Spațiul interior poate fi alimentat cu aer prin intermediul unei ferestre superioare, situate intre ventilatorul tangențial si o cabina a aeronavei situata in zona mediana, marimea secțiunii ferestrei superioare fiind controlata de o clapeta actionata de un actuator. Pe extrados sunt decupate un număr de fante laterale succesive si paralele ce copiaza forma circulara a profilului aerodinamic si care fac de asemenea legătură intre exterior si spațiul interior. La interior fiecare fanta prezintă pe marginea inferioara un perete înclinat ce se continua cu un perete paralel cu profilul aerodinamic, in asa fel incit se menține o poarta de comunicare intre exterior si spațiul interior. Jetul de aer produs de fiecare ventilator tantential este deviat pe orizontala si datorita efectului Coanda este curbat pe suprafața extradosului. In consecința pe suprafața extradosului apare o presiune negativa sau depresiune ce creeaza o parte din forța de sustentatie. In secțiune fluxul de aer prezintă un strat limita de aer de viteza ridicata ce adera la profilul aerodinamic. Pentru creșterea fluxului de aer debitat de ventilatoarele tangențiale se utilizează un deflector, favorabil montat pentru a crea un efect Venturi de suctiune. Datorita depresiunii create, stratul limita atrage in mișcare aerul învecinat ceea ce produce un flux suplimentar de aer si un impuls mărit. Aerul din spațiul interior este continuu reinoit prin intermediul ferestrelor superioare si al fantelor laterale. Presiunea din interiorul spațiului interior este negativa ceea ce provoacă o curgere inversa de aer dedesubtul stratului limita generat de efectul Coanda pe extrados in zona fantelor laterale. Aceasta depresiune creste viteza aerului din stratul limita si deci absorbția stratului de aer învecinat stratului limita si menține o aderenta ridicata a aerului pe profilul aerodinamic, inclusiv pentru lungimi mari ale acestuia. Nivelul de depresiune din stratul limita este controlat prin intermediul clapetelor ce obturează ferestrele superioare. In consecința sustentatia este asigurata pe perioada zborului pe verticala in principal de depresiunea de pe extrados si de impulsul masei de aer direcționale spre in jos. Propulsia pe orizontala a aeronavei se realizează in principal cu ajutorul a doua ventilatoare centrifugale, dispuse transversal la partea din spate a aeronavei. Fiecare ventilator centrifugal este alimentat printr-un ajutaj convergent ce preia aerul de pe una din lateralele aeronavei. Aerul comprimat in ventilatorul centrifugal este refulat printr-un ajutaj direcțional spre spatele aeronavei. In continuarea ajutajului este montat un flaps care are un profil aerodinamic. Pentru creșterea fluxului de aer debitat de ventilatoarele centrifugale se utilizează un deflector, favorabil montat pentru a crea un efect Venturi de suctiune. Pe perioada zborului pe verticala flapsurile sunt direcționale spre in jos si datorita efectului Coanda jetul de aer generat de ventialtoarele centrifugale este de asemenea îndreptat spre in jos contribuind la sustentatia pe verticala. In perioada tranziției si a zborului pe orizontala flapsurile sunt direcționale spre spate si jetul de aer este direcțional de asemenea spre spate generind propulsia pe orizontala.

a 2018 00550

26/07/2018

Intr-o alta varianta pe planseu sunt montate un număr de ventilatoare intubate poziționate vertical. Fiecare ventilator intubat utizeaza cel puțin un rotor acționat de un motor electric, montat in interiorul unui tub ce face legătură intre un spațiu interior gol al unitatii de propulsie si intrados. Ventilatoarele intubate lucrează cu dublu efect respectiv majoreaza depresiunea din spațiul interior, respectiv majoreaza impulsul masei de aer expulzate spre in jos. Propulsia pe orizontala este asigurata de doua ventilatoare centrifugale. In acest caz devierea jetului pe perioada zborului pe verticala este asigurata cu ajutorul unui ecran deflector rotativ.

Intr-o alta varianta in fiecare spațiu interior sunt montate doua ventilatoare tangențiale, unul superior si altul inferior. Ventilatorul tangențial superior produce efectul Coanda pe un profil aerodinamic principal. Ventilatorul tangențial inferior produce efectul Coanda pe un profil aerodinamic secundar situat la limita cea mai de jos a profilului aerodinamic principal. Ventilatorul tangențial inferior creeaza al doilea jet îndreptat spre in jos ce produce un impuls adițional. Efectul de suctiune creat de ventilatorul tangențial inferior produce refacerea stratului limita al jetului creat de ventilatorul tangențial superior.

Intr-o alta varianta fluxul de aer ce generează efectul Conda este trimis spre un rotor tangențial (sau cu flux transversal), montat cu circa jumătate din volumul lui intr-o adincitura a profilului aerodinamic. Rotorul tangențial este rotit in același sens cu ventialtorul tangențial interior si antrenează aerul primit de la ventilatorul tantential înspre in jos pe un profil inferior, considerat in mod substatial vertical. Impulsul masei de aer ce este direcțional spre in jos creeaza o parte importanta a forței de sustentatie. Rotorul tangențial produce de asemenea un efect Magnus ce creeaza o forța suplimentara îndreptată in sus ceea ce amplifica forța de sustentatie.

Unitatea de propulsie prezintă un randament ridicat deorece utilizeza atit extradosul cit si intradosul pentru a produce sustentatia. Efectul Coanda exercitat asupra unitatii de propulsie pentru a produce sustentatia este maximizat prin controlul stratului limita si prin asocierea cu alte efecte aerodinamice pozitive ca efectul Venturii sau efectul Magnus. Schimbarea regimului de zbor se realizează prin schimbarea regimului de rotatie a rotoarelor si prin înclinarea flapsurilor sau ecranelor deflectoare. Aeronavele conform invenției pot sa decoleze si sa aterizeze pe diverse suprafețe, inclusiv de pe apa si pot sa zboare in apropierea solului sau apei, mărind randamentul propulsiei prin efect de sol. Avind o proiecție pe sol redusa aceste aeronave sunt bine adaptate pentru utilizarea in spatii restrinse, caracteristice de exemplu mediului urban. Lipsa rotoarelor exterioare reduce posibilitățile de contact cu limitările materiale ale mediului înconjurător si in special contactul cu oamenii, care poate fi fatal. In toate cazurile distrugerea rotoarelor din diverse motive nu provoacă accidente, ele fiind închise in interior.

a 2018 00550

26/07/2018

Se dau mai jos un număr de exemple de realizare a invenției in legătură cu figurile 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11,12,13 si 14 care reprezintă:

Fig. 1, o vedere izometrica a unei aeronave cu efect Coanda si doua ventilatoare tangențiale alimentate convențional;

Fig. 2, o vedere de sus a aeronavei de la figura 1;

Fig. 3, o secțiune transversala pe jumătate după axa A-A prin aeronava de la figura 1, si detaliu de construcție;

Fig. 4, o secțiune longitudinala după axa B-B prin aeronava de la figura 1;

Fig. 5, o secțiune longitudinala parțiala după axa C-C prin aeronava de la figura 1 prin propulsorul posterior;

Fig. 6, o secțiune transversala după axa D-D prin aeronava de la figura 1;

Fig. 7, o vedere izometrica dinspre spate a aeronavei de la figura 1 in poziția de zbor pe verticala;

Fig. 8, o vedere izometrica dinspre spate a aeronavei de la figura 1 in poziția de zbor pe orizontala;

Fig. 9, o vedere izometrica a unei aeronave cu efect Coanda si doua ventilatoare tangențiale cu alimentare mixta;

Fig. 10, o secțiune longitudinala prin aeronava de la figura 9;

Fig. 11, o secțiune transversala pe jumătate printr-o aeronava cu doua ventilatoare tangențiale si ventilatoare intubate asociate;

Fig. 12, o secțiune lungitudinala parțiala printr-un propulsor posterior cu ventilatoare centrifugale;

Fig. 13, o secțiune transversala pe jumătate printr-o aeronava cu patru ventilatoare tangențiale interne;

Fig. 14, o secțiune transversala pe jumătate printr-o aeronava cu doua ventilatoare tangențiale interne si doua externe.

Intr-un prim exemplu de realizare, o aeronava 1, cu decolare si aterizare pe verticala, avind o forma substanțial dezvoltata pe lungime, utilizează o unitate de propulsie 2 , amplasata de o parte si de alta a unei cabine 3, a pasagerilor, respectiv a mărfurilor, ca in figurile 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 si 8. Aeronava 1 prezintă la partea frontala o structura 4, aerodinamica, ce se îngustează spre partea din fata si pe care sunt montate doua aripi frontale 8. Aeronava 1 prezintă in structura 4 doua ventialtoare intubate 35 așezate simetric fata de planul median longitudinal al aeronavei 1. Ventilatoarele intubate 35 debitează jetul de aer intr-un tub 36 înclinat care evacueaza aerul sub presiune dedesubtul aeronavei 1. La partea din spate, aeronava 1 prezintă un modul de închidere 5 pe care a 2018 00550

26/07/2018 sunt fixate doua profundoare 6 ce susțin o aripa posterioara 7 cu forma de V. Unitatea de propulsie 2 utilizează doua profile aerodinamice 10, ce pot fi considerate in mod substatial cilindrice, simetrice fata de planul median longitudinal al aeronavei 1. Profilele aerodinamice 10 se constituie in extrados al aeronavei 1. Pe fiecare profil aerodinamic 10 este generat un efect Coanda de către un ventilator tangențial 11, avind axa paralela cu planul longitudinal median al aeronavei 1. Ventilatorul tangențial 11 prezintă o carcasa 12 in interiorul caruia se rotește un rotor 13 ce are la fiecare capat un platou 13, de forma discoidala. Intre platourile 13 sunt fixate un număr de palete 14 ale ventilatorului tangențial 11. Fiecare ventilator tangențial 11 se alimentează cu aer atmosferic prin intermediul unuei fante 15 practicata in carcasa 12. Aerul comprimat produs de ventilatorul tangențial 11 este refulat printr-un ajutaj spiralat 16 pe profilul aerodinamic 10. Fiecare rotor 13 este antrenat de doua motoare electrice 33, situate cite unul la fiecare capat al ventilatorului tangențial 11 pentru a creste nivelul de redundanta al aeronavei 1. Daca unul din motoarele electrice 33 se defectează celalalt de la căpătui opus ii preia locul. Pentru creșterea fluxului de aer debitat de ventilatorul centrifugal 11 se utilizează un deflector 17, favorabil montat pentru a crea un efect Venturi de suctiune generat de ventilatorul centrifugal 11. Profilul aerodinamic 10 este închis la partea inferioara de un planseu 18. Planseul 18 se constituie intr-un intrados al a aeronavei 1. Intre profilul aerodinamic 10 si planseul 18 este închis un spațiu interior 19. Spațiul interior 19 poate fi alimentat cu aer prin intermediul unei ferestre superioare 20, situate intre ventilatorul tangențial 11 si cabina 3, marimea secțiunii ferestrei superioare fiind controlata de o clapeta 21 actionata de un actuator (nefigurat). Pe profilul aerodinamic 10 sunt decupate un număr de fante laterale 22 succesive si paralele ce copiaza forma circulara a profilului aerodinamic 10 si care fac de asemenea legătură intre exterior si spațiul interior 19. La interior fiecare fanta laterala 22 prezintă pe marginea inferioara un perete 23 înclinat ce se continua cu un perete 24 paralel cu profilul aerodinamic 10, in asa fel incit se menține o poarta 25 de comunicare intre exterior si spațiul interior 19. Jetul de aer produs de fiecare ventilator tantential 11 este deviat pe orizontala si datorita efectului Coanda este curbat pe suprafața extradosului. In consecința pe suprafața extradosului apare o presiune negativa sau depresiune ce creeaza o parte din forța de sustentatie. In secțiune fluxul de aer prezintă un strat limita de aer de viteza ridicata ce adera la profilul aerodinamic 10. In funcționare datorita depresiunii create, stratul limita atrage in mișcare aerul învecinat aeronavei 1 ceea ce produce un flux suplimentar de aer si un impuls mărit, ca in figura 3. Aerul din spațiul interior 19 este continuu reinoit prin intermediul ferestrelor superioare 20 si al fantelor laterale 22. Presiunea din interiorul spațiului interior 19 este negativa ceea ce provoacă o curgere inversa de aer dedesubtul stratului limita generat de efectul Coanda pe extrados in zona fantelor laterale 22. Aceasta depresiune creste viteza aerului din stratul limita si deci absorbția stratului de aer învecinat stratului limita si menține o aderenta ridicata a aerului pe profilul aerodinamic, inclusiv pentru lungimi mari ale acestuia. Nivelul de depresiune din stratul limita este a 2018 00550

26/07/2018 controlat prin intermediul clapetelor 21 ce obturează ferestrele superioare 20. In consecința sustentatia este asigurata pe perioada zborului pe verticala in principal de depresiunea de pe extrados si de impulsul masei de aer direcționale spre in jos. Propulsia pe orizontala a aeronavei 1 se realizează in principal cu ajutorul a doua ventilatoare centrifugale 26, dispuse transversal in modulul de închidere 5. Fiecare ventilator centrifugal 26 este alimentat printr-un ajutaj 27 convergent ce preia aerul de pe una din lateralele aeronavei 1. Ventilatorul centrifugal 26 cuprinde un rotor 34 ce se rotește in interiorul unei carcase 28. Aerul comprimat in ventilatorul centrifugal 26 este refulat printr-un ajutaj 29 direcțional spre spatele aeronavei 1. In continuarea ajutajului 29 este montat un flaps 30 care are un profil aerodinamic si care este acționat in rotatie de un actuator (nefigurat). Cele doua flapsuri 30 pot fi acționate separat atunci cind se dorește virajul aeronavei 1. Pentru creșterea fluxului de aer debitat de ventilatoarele centrifugale 26 se utilizează un deflector 31, susținut de profundoarele 6 si favorabil montat pentru a crea un efect Venturi de suctiune pentru a amplifica jetul de aer debitat de ventilatoarele centrifugale 26. Fiecare rotor 34 este acționat de un motor electric 32. Cele doua motoare electrice 32 pot fi cuplate intre ele prin intermediul unui ambreiaj (nefigurat) in asa fel incit daca unul dintre ele se defectează celalalt sa poata acționa ambele ventilatoarele centrifugale 26, realizind un nivel de redundanta ridicat. Pe perioada zborului pe verticala flapsurile 30 sunt direcționale spre in jos si datorita efectului Coanda jetul de aer generat de ventialtoarele centrifugale 26 este de asemenea îndreptat spre in jos contribuind la sustentatia pe verticala ca in figura 7. In perioada tranziției si a zborului pe orizontala flapsurile 30 sunt direcționale spre spate si jetul de aer este direcțional de asemenea spre spate generind propulsia pe orizontala a aeronavei 1 ca in figura 8.

Intr-o a doua varianta constructiva derivata din cea anterioara o aeronava 50 utilizează doua ventilatoare tangențiale 51 cu alimentare mixta ca in figurile 9 si 10. Fiecare ventilator tangențial 51 prezintă un rotor 52 care prezintă la un capat un disc 53 perforat in zona centrala. In acest caz fiecare ventilator tangențial 51 se poate alimenta cu aer prin intermediul fantei 15 ca la exemplul anterior dar si printr-un colector de aer 54, convergent care traversează structura 4 aerodinamica a aeronavei 50. Fiecare rotor 52 este antrenat in mișcare de rotatie de doua motoare electrice 55 cuplate intre ele. Daca unul dintre cele doua motoare electrice 55 se defectează celalalt ii preia funcția, realizind un nivel de redundanta ridicat. Datorita alimentarii suplimentare cu aer atmosferic prin colectoarele de aer 54, ventilatoarele tangențiale 51 prezintă un randament imbunatatit.

Intr-o a treia varianta constructiva derivata din prima, o aeronava 70 utilizează mai multe ventilatoare intubate 71 amplasate in linie montate pe planseul 18, si care se alimentează cu aer din spațiul interior 19, ca in figura 11. Ventilatoarele intubate 71 lucrează cu dublu efect, respectiv cresc a 2018 00550

26/07/2018 depresiune din spațiul interior 19 si in același timp creeaza un impuls suplimentar cu masa de aer debitata spre in jos pe perioada zborului vertical.

Intr-o alta varianta o aeronava 90 utilizează pentru propulsia pe orizontala doua ventilatoare centrifugale 26, dispuse transversal si simetric in modulul de închidere 5, ca in figura 12. Aerul comprimat in ventilatorul centrifugal 26 si care iese prin ajutajul 29 poate fi deviat spre in jos de un ecran deflector 91 cu ajutorul unei suprafețe 92 curbate, pe perioada zborului vertical, ceea ce suplimentează forța de sustentatie pe verticala. Ecranul deflector 91 poate fi rotit de către un actuator (nefigurat) in asa fel incit o suprafața 93 a sa, considerata plana este poziționala in continuarea ajutajului 29, directionind jetul de aer orizontal pentru a realiza propulsia pe orizontala. Cele doua ecrane deflectoare 91 pot fi acționate separat.

Intr-o alta varianta constructiva o aeronava 110 utilizează pentru propulsia pe verticala o uitatea de propulsie 111 care folosește doua profile aerodinamice superioare 112, ce pot fi considerate in mod substnatial cilindrice, simetrice fata de planul median longitudinal al aeronavei 110, ca in figura 13. Profilele aerodinamice superioare 112 se constituie in extrados al aeronavei 110. Pe fiecare profil aerodinamic superior 112 este generat un efect Coanda de către un ventilator tangențial 11, avind axa paralela cu planul longitudinal median al aeronavei 110. Profilul aerodinamic superior 112 este închis la partea inferioara de un planseu 113. Planseul 113 se constituie intr-un intrados al aeronavei 110. Intre profilul aerodinamic superior 112 si planseul 113 este închis un spațiu interior 114. Spațiul interior 114 poate fi alimentat cu aer prin intermediul unei ferestre superioare 115. In fiecare spațiu interior 114 este plasat un alt ventilator tangențial 116, cu axa paralela cu planul median al aeronavei 110, care prezintă un ajutaj spiralat 117 astfel amplasat incit sa fie tangent la partea inferioara a profilului aerodinamic superior 112. Ajutajul spiralat 117 se prelungește cu un profil aerodinamic inferior 118 care face legătură cu planseul 113. In funcționare ventilatorul tangențial 116 generează un al doilea efect Coanda pe profilul aerodinamic inferior 118 care creste presiunea sub planseul 113, mărește impulsul masei de aer îndreptate spre in jos si concomitent generează o forța de suctiune pentru jetul de aer ce se scurge pe profilul aerodinamic superior 112 conducind la refacerea stratului limita de pe acesta.

Intr-o alta varianta constructiva o aeronava 130 cu decolare si aterizare pe verticala, folosește o unitate de propulsie 131 ca in figura 14. Unitatea de propulsie 131 utilizează doua profile aerodinamice 132, simetrice fata de un plan median longitudinla al aeronavei 130. Fiecare profil aerodinamic 132 este format dintr-o suprafața 133, curbata si o suprafața 134, considerata in mod substanțial verticala. Suprafețele 133 si 134 au intre ele un unghi cuprins intre 140° si 160°, fiind despărțite de un profil semi-cilindric 135. Pe profilul aerodinamic 132 este generat un efect Coanda a 2018 00550

26/07/2018 de către un ventilator tangențial 11, avind axa paralela cu planul longitudinal median al aeronavei 130. Profilul aerodinamic 132 este închis la partea inferioara de un planseu 136. In fiecare profil semi-cilindric 135 este montat un rotor tangențial 137, avind axa paralela cu planul longitudinal median al aeronavei 130. Rotorul tangențial 137 este acționat de cel puțin un motor electric (nefigurat). Sensul de rotatie al rotorului 137 este dat de sensul curgerii aerului pe profilul aerodinamic 132. In funcționare unitatea de propulsie 131 generează in timpul decolării si aterizării pe verticala cea mai mare parte a forței de sustentatie prin depresiunea creata pe profilele aerodinamice 132 cu efect Coanda si prin impulsul masei de aer produs de ventilatoarele tangențiale 11. Fluxul de aer generat de fiecare ventilator tangențial 11 este puternic amplificat de rotorul tangențial 137 corespunzător care il directioneaza spre in jos pe suprafața 134. Fiecare rotor tangențial 137 produce simultan un efect Magnus care generează o componenta îndreptată spre in sus, amplificind forța de sustentatie.

Toate aeronavele descrise anterior pot sa decoleze si sa aterizeze de pe apa.

Toate aeronavele descrise anterior pot sa zboare in apropierea solului, cu efect de sol in scopul creșterii eficientei in zborul orizontal.

Claims (14)

1. Revendicări

   1. Unitate de propulsie pentru aeronave cu decolare si aterizare pe verticala caracterizata prin aceea ca o unitatea de propulsie (2) utilizează doua profile aerodinamice (10), ce pot fi considerate in mod substanțial cilindrice, simetrice fata de planul median longitudinal al unitatii de propulsie (2) , si pe fiecare profil aerodinamic (10) este generat un efect Coanda de către un ventilator tangențial (11), avind axa paralela cu planul longitudinal median al unitatii de propulsie (2) , si ventilatorul tangențial (11) prezintă o carcasa (12) in interiorul caruia se rotește un rotor (13) ce are la fiecare capat un platou (13), de forma discoidala, intre platourile (13) fiind fixate un număr de palete (14) ale ventilatorului tangențial (11), si fiecare ventilator tangențial (11) se alimentează cu aer atmosferic prin intermediul unuei fante (15) practicata in carcasa (12), aerul comprimat produs de ventilatorul tangențial (11) fiind refulat printr-un ajutaj spiralat (16) pe profilul aerodinamic (10), si fiecare rotor (13) este antrenat de doua motoare electrice 33, situate cite unul la fiecare capat al ventilatorului tangențial (11) pentru a creste nivelul de redundanta al aeronavei (1), si daca unul din motoarele electrice (33) se defectează celalat de la căpătui opus ii preia funcția, si profilul aerodinamic (10) este închis la partea inferioara de un planseu (18), planseul (18) constituindu-se intr-un intrados al unitatii de propulsie (2), si intre profilul aerodinamic (10) si planseul (18) este închis un spațiu interior (19), si spațiul interior (19) poate fi alimentat cu aer prin intermediul unei ferestre superioare (20), marimea secțiunii ferestrei superioare fiind controlata de o clapeta (21) actionata de un actuator, si pe profilul aerodinamic (10) sunt decupate un număr de fante laterale (22) succesive si paralele ce copiaza forma circulara a profilului aerodinamic (10), facind legătură intre exterior si spațiul interior (19) si servind la alimentarea cu aer a spațiului interior (19).
2. 2. Metoda de funcționare pentru o unitate de propulsie cu doua ventilatoare tangențiale caracterizata prin aceea ca pe suprafața extradosului apare o presiune negativa ce creeaza o parte din forța de sustentatie, si in secțiune fluxul de aer prezintă un strat limita de aer de viteza ridicata ce adera la profilul aerodinamic (10), si datorita depresiunii create, stratul limita atrage in mișcare aerul învecinat unitatii de propulsie (2) ceea ce produce un flux suplimentar de aer si un impuls mărit, si aerul din spațiul interior (19) este continuu reinoit prin intermediul ferestrelor superioare (20) si al fantelor laterale (22), si presiunea din interiorul spațiului interior (19) este negativa ceea ce provoacă o curgere inversa a 2018 00550

   26/07/2018 de aer dedesubtul stratului limita generat de efectul Coanda pe extrados in zona fantelor laterale (22), aceasta depresiune mărind viteza aerului din stratul limita si deci absorbția stratului de aer învecinat stratului limita, mentinind o aderenta ridicata a aerului pe profilul aerodinamic, inclusiv pentru lungimi mari ale acestuia, si nivelul de depresiune din stratul limita este controlat prin intermediul clapetelor (21) ce obturează ferestrele superioare (20), si sustentatia este asigurata pe perioada zborului pe verticala in principal de depresiunea de pe extrados si de impulsul masei de aer direcționale spre in jos.
3. 3. Aeronava ca la revendicarea 1 caracterizata prin aceea ca o aeronava 1, cu decolare si aterizare pe verticala, avind o forma substanțial dezvoltata pe lungime utilizează unitatea de propulsie (2), amplasata de o parte si de alta a unei cabine (3), a pasagerilor, respectiv a mărfurilor, si aeronava (1) prezintă la partea frontala o structura (4), aerodinamica, ce se îngustează spre partea din fata si pe care sunt montate doua aripi frontale (8), si la partea din spate, aeronava 1 utilizează un modul de închidere (5) pe care sunt fixate doua profundoare (6) ce susțin o aripa posterioara (7) cu forma literei V.
4. 4. Unitate de propulsie utilizata atit pentru zborul pe verticala cit si pentru zborul pe orizontala caracterizata prin aceea ca propulsia pe orizontala a unei aeronave (1) se realizează in principal cu ajutorul a doua ventilatoare centrifugale (26), dispuse transversal in modulul de închidere (5), si fiecare ventilator centrifugal (26) este alimentat printr-un ajutaj (27) convergent ce preia aerul de pe una din lateralele aeronavei (1), si ventilatorul centrifugal (26) cuprinde un rotor (34) ce se rotește in interiorul unei carcase (28), si aerul comprimat in ventilatorul centrifugal (26) este refulat printr-un ajutaj (29) directionat spre spatele aeronavei (1), si in continuarea ajutajului (29) este montat un flaps (30) care are un profil aerodinamic si care este acționat in rotatie de un actuator.

   cele doua flapsuri (30) sunt acționate separat, si pentru creșterea fluxului de aer debitat de ventilatoarele centrifugale (26) se utilizează un deflector (31), susținut de profundoarele (6) si favorabil montat pentru a crea un efect Venturi de suctiune si pentru a amplifica jetul de aer debitat de ventilatoarele centrifugale (26), si fiecare rotor (34) este acționat de un motor electric (32), cele doua motoare electrice (32) puțind fi cuplate intre ele prin intermediul unui ambreiaj in asa fel incit daca unul dintre ele se defectează celalalt sa poata acționa ambele ventilatoarele centrifugale (26), realizind un nivel de redundanta ridicat.

   a 2018 00550

   26/07/2018
5. 5. Metoda de funcționare pentru o unitate de propulsie cu doua ventilatoare centrifugale caracterizata prin aceea ca pe perioada zborului pe verticala flapsurile (30) sunt directionate spre in jos si datorita efectului Coanda, jetul de aer generat de ventilatoarele centrifugale (26) este de asemenea îndreptat spre in jos contribuind la sustentatia pe verticala, si in perioada tranziției si a zborului pe orizontala flapsurile (30) sunt directionate spre spate si jetul de aer este directionat de asemenea spre spate generind propulsia pe orizontala a aeronavei (1).
6. 6. Aeronava ca la revendicarea 1 carcaterizata prin aceea ca o aeronava (50) utilizează doua ventilatoare tangențiale (51) cu alimentare mixta, si fiecare ventilator tangențial (51) prezintă un rotor (52) care prezintă la un capat un disc (53) perforat in zona centrala, si fiecare ventilator tangențial (51) se poate alimenta cu aer prin intermediul fantei (15) si suplimentar printr-un colector de aer (54), convergent, care traversează structura (4) aerodionamica a aeronavei (50), si fiecare rotor (52) este antrenat in mișcare de rotatie de doua motoare electrice (55), cuplate intre ele prin intermediul unui ambreiaj, si daca unul dintre cele doua motoare electrice (55) se defectează celalalt ii preia funcția, realizind un nivel de redundanta ridicata, si datorita alimentarii suplimentare cu aer atmosferic prin colectoarele de aer (54), ventilatoarele tangențiale (51) prezintă un randament imbunatatit.
7. 7. Unitate de propulsie ca la revendicarea 1 caracterizata prin aceea ca o aeronava (70) utilizează mai multe ventilatoare intubate( 71) amplasate in linie, montate pe planseul (18) ce se alimentează cu aer din spațiul interior (19), si ventilatoarele intubate (71) lucrează cu dublu efect, respectiv cresc depresiunea din spațiul interior (19) si in același timp creeaza un impuls suplimentar cu masa de aer debitata spre in jos pe perioada zborului vertical al aeronavei (70).
8. 8. Unitate de propulsie ca la revendicarea 1 caracterizata prin aceea ca o aeronava (110) utilizează pentru propulsia pe verticala o uitate de propulsie (111) care folosește doua profile aerodinamice superioare (112), ce pot fi considerate in mod substanțial cilindrice, simetrice fata de planul median longitudinal al aeronavei (110), si fiecare profilul aerodinamic superior (112) este închis la partea inferioara de un planseu (113), planseul (113) constituindu-se intr-un intrados al aeronavei (110), si intre profilul aerodinamic superior (112) si planseul (113) este închis un spațiu interior (114), si a 2018 00550

   26/07/2018 spațiul interior (114) se alimentează cu aer prin intermediul unei ferestre superioare (115), si in fiecare spațiu interior (114) este plasat un alt ventilator tangențial (116), cu axa paralela cu planul median al aeronavei (110), care prezintă un ajutaj spiralat (117) astfel amplasat incit sa fie tangent la partea inferioara la profilul aerodinamic superior (112), si ajutajul spiralat se prelungește cu un profil aerodinamic inferior (118) care face legătură cu planseul (113).
9. 9. Metoda de funcționare pentru o unitate de propulsie cu patru ventilatoare tangențiale caracterizata prin aceea ca in funcționare ventilatorul tangențial (116) generează un al doilea efect Coanda pe profilul aerodinamic inferior (118) care creste presiunea sub planseul (113) si concomitent generează o forța de suctiune pentru jetul de aer ce se scurge pe profilul aerodinamic superior (112) conducind la refacerea stratului limita de pe acesta.
10. 10. Unitate de propulsie ca la revendicarea 1 caracterizata prin aceea ca o aeronava (130) cu decolare si aterizare pe verticala, folosește o unitate de propulsie (131) care utilizează doua profile aerodinamice (132), simetrice fata de un plan median longitudinal al aeronavei (130), si fiecare profil aerodinamic (132) este format dintr-o suprafața (133), curbata si o suprafața (134), considerata in mod substanțial verticala, si suprafețele (133) si (134) au intre ele un unghi cuprins intre 140° si 160°, fiind despărțite de un profil semi-cilindric (135), si pe profilul aerodinamic (132) este generat un efect Coanda de către un ventilator tangențial (11), avind axa paralela cu planul longitudinal median al aeronavei (130), si profilul aerodinamic (132) este închis la partea inferioara de un planseu (136), si in fiecare profil semi-cilindric (135) este montat un rotor tangențial (137), avind axa paralela cu planul longitudinal median al aeronavei (130), si rotorul tangențial (137) este acționat de cel puțin un motor electric, si sensul de rotatie al rotorului tangențial (137) este dat de sensul curgerii aerului pe profilul aerodinamic (132).
11. 11. Metoda de funcționare pentru o unitate de propulsie cu doua ventilatoare tangențiale si doua rotoare tangențiale exterioare caracterizata prin aceea ca in funcționare unitatea de propulsie (131) generează in timpul decolării si aterizării pe verticala cea mai mare parte a forței de sustentatie prin depresiunea creata pe profilele aerodinamice (132) cu efect Coanda si prin impulsul masei de aer produs de ventilatoarele tangențiale (11), si fluxul de aer generat de fiecare ventilator tangențial (11) este puternic amplificat de rotorul tangențial (137) corespunzător care il directioneaza spre in jos pe suprafața (134), si a 2018 00550

    26/07/2018 fiecare rotor tangențial (137) produce simultan un efect Magnus care generează o componenta îndreptată spre in sus, amplificind forța de sustentatie.
12. 12. Unitate de propulsie utilizata atit pentru zborul pe verticala cit si pentru zborul pe orizontala caracterizata prin aceea ca o aeronava (90) utilizează pentru propulsia pe orizontala doua ventilatoare centrifugale (26), dispuse transversal si simetric in modulul de închidere (5), si aerul comprimat in ventilatorul centrifugal (26) si care iese prin ajutajul (29) poate fi deviat spre in jos de un ecran deflector (91) cu ajutorul unei suprafețe (92) curbate, pe perioada zborului vertical, ceea ce suplimentează forța de sustentatie pe verticala, si ecranul deflector (91) poate fi rotit de către un actuator in asa fel incit o suprafața (93) a sa, considerata plana este poziționată in continuarea ajutajului (29), directionind jetul de aer orizontal pentru a realiza propulsia pe orizontala, si cele doua ecrane deflectoare (91) sunt acționate separat.
13. 13. Aeronava ca la revendicările 3, 6, 7, 8 si 10 caracterizata prin aceea ca o aeronava poate decola si ateriza de pe suprafețe lichide.
14. 14. Aeronava ca la revendicările 3, 6, 7, 8 si 10 caracterizata prin aceea ca o aeronava zboara in apropierea solului, cu efect de sol in scopul creșterii eficientei zborului orizontal.