RO134383A2 - Aeronave cu decolare şi aterizare pe verticală - vtol - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la o aeronavă cu decolare şi aterizare pe verticală, care foloseşte fenomene aerodinamice de amplificare a tracţiunii pentru a reduce raportul tracţiune/greutate. Aeronava conform invenţiei are un lonjeron (81) central care uneşte două sisteme (82 şi 83) de propulsie, anterior şi, respectiv, posterior, dispuse la extremităţile lonjeronului (81), în zona mediană, lonjeronul (81) central are o zonă lăţită sub forma unei cabine (84), cu o formă aerodinamică, ce adăposteşte pilotul, pasagerii şi mărfurile; fiecare dintre cele două sisteme (82 şi 83) de propulsie anterior şi posterior are câte două aripi (85 şi 86) inferioare şi superioare, suprapuse, paralele şi decalate între ele cu o distanţă D, fiecare dintre cele două aripi (85 şi 86) inferioare şi superioare are câte un extrados (87 şi 89) şi câte un intrados (88 şi 90); lonjeronul (81) central este fixat între zona mediană a extradosului (87) aripii (85) inferioare a sistemului (82) de propulsie, anterior, şi zona mediană a intradosului (88) aripii (85) inferioare a sistemului (83) de propulsie, posterior; pe fiecare aripă (85) inferioară sunt montate prin intermediul unor suporturi (92) un număr de motoare (93) electrice, dispuse de preferinţă la distanţe egale unele de altele; fiecare motor (93) electric acţionează o elice (94) propulsivă, ce are nişte palete (95) pliabile; cabina (84) conţine cel puţin două scaune (96) rotative, montate în tandem, iar fiecare scaun (96) este montat într-o cabină (84) prin intermediul a două articulaţii (97) cilindrice, dispuse deasupra unui centru (98) de greutate al scaunului (96).

Description

Prezenta invenție se refera la aeronave cu decolare si aterizare pe verticala - VTOL ce folosesc fenomene aerodinamice de amplificare a tracțiunii pentru a reduce raportul tractiune/greutate.

Aeronavele care au capacitatea de decolare si de aterizare pe verticală (VTOL) 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 mare parte a soluțiilor de aeronave VTOL utilizează sisteme de propulsie separate pentru zborul pe orizontala si pentru zborul pe verticala ceea ce complica construcția, creste greutatea aeronavei si prezintă un cost ridicat.

De asemenea majoritatea soluțiilor de aeronave VTOL utilizează propulsia electrica distriubuita (DEP) fara insa a folosi fenomene aerodinamice suplimentare pentru a reduce raportul tractiune/greutate care in majoritatea cazurilor este supraunitar (1.2 - 1.4).

Este cunoscuta soluția descrisa in brevetul US9346542 pentru o aeronava individuala. Deși este o soluție simpla, prezintă dezavantajul unui raport tractiune/greutate supraunitar deoarece nu utilizează nici un dispozitiv suplimentar pentru amplificarea tracțiunii. Pe de alta parte, datorita faptului ca poziția pilotului in timpul decolării si aterizării este sprijinit pe spate si cu fata in sus, vizibilitatea este foarte proastra si confortul pilotului este sacrificat. La aterizare si decolare aeronava se balanseaza si poate crea șocuri mecanice asupra componentelor ce se lovesc de sol. Aceasta soluție nu este scalabila iar rotoarele nu sunt protejate, fiind poziționate defectuos.

Sunt de asemenea cunoscute aeronavele VTOL cu aripi tip canal conform invențiilor US2017036760 si US2018086447. Deși foarte eficiente aceste aeronave au dispozitive suplimentare ce controlează incidența sistemelor de propulsie, respectiv niște actuatoare complexe si scumpe utilizate pentru a realiza tranziția de la zborul vertical la cel orizontal.

In consecința devine o necesitate realizarea unui sistem de propulsie foarte eficient, cu raport tractiune/greutate unitar sau subunitar, care sa fie utilizat atit pentru zborul pe verticala cit si a2019 00121

Μ

25/02/2019 pentru zborul pe orizontala, a cărui acționare sa fie foarte simpla, fara actuatoare, si la care trecerea de la zborul vertical la cel orizontal si invers sa se faca rapid.

Pe de alta parte exista necesitatea de a avea o configurație a unei aeronave care sa evite contactul pârtilor mobile, respectiv rotoarelor, cu mediul exterior sau cu persoane aflate la sol.

Prezenta invenție are ca obiectiv sa definească o noua arhitectura a unui sistem de propulsie si a unei aeronave cu decolare si aterizare pe verticala care sa utilizeze un singur tip de sistem de propulsie atit pentru zborul pe orizontala cit si pentru cel pe verticala si care sa provoace sustentatia aerodinamica inclusiv in coditii statice.

Invenția înlătură dezavantajele aratate mai sus prin aceea ca intr-o prima varianta o aeronava individuala cu decolare si aterizare pe verticala, utilizează, conform unui prim aspect al invenției, doua sisteme de propulsie unul anterior si altul posterior. Fiecare sistem de propulsie utilizează o aripa, profilata aerodinamic, considerata in mod subsatantial plata, avind un intrados si un extrados. In poziția statica respectiv la decolare sau aterizare, aripa formează cu orizontala un unghi de atac cuprins intre 35° si 80 °. Pe extrados sunt montate prin intermediul unor suporți un număr de motoare electrice ce actioneaza niște elice propulsive. Fiecare elice propulsiva prezintă niște palete articulate care se pot plia atunci cind elicea nu este actionata de motorul electric. Planul de rotatie ai fiecărei elice propulsive este situat, deasupra extradosului, respectiv in proximitatea pârtii din spate a profilului aerodinamic. Fiecare aripa prezintă la fiecare capat cite un limitator de jet. Intre doua (imitatoare de jet este fixat un profil aerodinamic trasversal care este fixat deasupra elicelor propulsive si care protejează aeronava împotriva contactului cu limitările materiale ale spațiului înconjurător si cu oamenii aflati la sol. Cele doua sisteme de propulsie sunt unite prin intermediul unui lonjeron central fixat in partea mediana a fiecărei aripi, fixarea fiind făcută pe extrados la sistemul de propulsie anterior, respectiv pe intrados la sistemul de propulsie posterior.

Aeronava poate fi utilizata ca o drona si atunci lonjeronul central prezintă in zona mediana o porțiune latita ce conține o cavitate de forma paralelipipedica deschisa la partea inferioara, cavitatea puțind adăposti un pachet, de asemenea de forma paralelipipedica. Pachetul este introdus in cavitate din lateral si este fixat in interior prin intermediul a doua benzi longitudinale situate la partea inferioara si doua sprijinuri laterale poziționate pe una din felele laterale ale lonjeronului central. Pachetul este blocat in interiorul cavitatii cu ajutorul a doua zavoare rotative. La descărcare zăvoarele rotative sunt răsucite spre in sus si pachetul poate fi descărcat din cavitate.

a2019 00121

25/02/2019

Intr-o alta varianta in locul aripii plate este utilizata o aripa canal, care conține doua porțiuni semicilindrice, tangente intre ele, profilate aerondinamic, fiecare avind un extrados si un intrados. In interiorul fiecărei porțiuni semicilindrice respectiv in lungul axei acesteia este fixat un motor electric prin intermediul a doi suporți avind de asemenea profiluri aerodinamice. Fiecare motor electric antrenează o elice propulsiva.

Intr-o alta varianta constructiva fiecare porțiune semicilindrica se prelungește la capat cu o aripa plata.

In conformitate cu alt aspect al invenției o metoda de a produce sustentatia pe verticala a aeronavei consta in acționarea elicelor propulsive care produc o depresiune importanta pe extradosul aripii plate sau cilindrice si acest lucru contribuie la amplificarea forței de tracțiune pe verticala.

In conformitate cu alt aspect al invenției o metoda de a controla trecerea de la zborul vertical la cel orizontal si invers se realizează prin variația vitezei de rotatie a elicelor propulsive situate la partea din spate fata de elicele propulsive situate la partea din fata, ceea ce produce modificarea unghiului de tangaj al aeronavei.

Aeronava poate fi utilizata ca o aeronava pentru transport de pasageri si in acest caz un lonjeron central unește cele doua sisteme de propulsie. Pe lonjeronul central este fixata in zona mediana o cabina rotativa ce se poate roti pe un lagar central situat in zona centrului de greutate al cabinei.

In conformitate cu alt aspect al invenției cabina poate fi rotita cu ajutorul unui actuator ce actioneaza prin intermediul unui pinion melcat asupra unui sector dintat solidar cu cabina. Actuatorul este comandat de un controler in baza informațiilor provenite de la un grup de senzori printre care un senzor de poziție a cabinei care percepe poziția in comparație cu fuzelajul, o platforma giroscopica ce percepe poziția cabinei in spațiu si un senzor de viteza ce indica viteza aeronavei pe orizontala. Controlerul este conectat cu o centrala electronica ce intervine asupra stabilitatatii aeronavei, controlului direcției si vitezei de deplasare. Cabina este menținută orizontala indiferent de faza de zbor in care se gaseste aeronava.

Aeronava poate fi utilizata ca o aeronava individuala, pentru un singur pasager si in acest caz pe lonjeronul central este fixat in zona mediana un scaun rotativ al unui pilot, scaun ce se poate roti pe un lagar.

2019 00121

25/02/2019

Intr-o alta varianta o aeronava de pasageri utilizează un lonjeron central ce conține in zona mediana o cabina fixa in interiorul careia sunt montate cel puțin doua scaune rotative așezate in tandem. Fiecare scaun este fixat intr-o articulație situata deasupra centrului lui de greutate. Cele doua scaune sunt unite printr-o bara de sincronizare. Scaunele rotative mențin pasagerii intr-o poziție normala cu spătarul vertical indiferent de faza de zbor in care se afla aeronava.

In conformitate cu alt aspect al invenției si intr-o alta varianta, sistemele de propulsie anterior si posterior sunt de tipul biplan. Fiecare sistem de propulsie utilizează doua aripi, una inferioara si alta superioara. Elicele propulsive sunt astfel amplasate incit sa producă o depresiune ridicata pe extradosul aripii inferioare si o presiune ridicata pe intradosul aripii superioare, chiar si in condiții statice.

Intr-o alta varianta constructiva de sistem de propulsie elicele propulsive sunt înlocuite cu niște ventilatoare intubate.

Aeronava conform invenției este un mijloc convenabil si sigur de a transporta cel puțin un pasager sau un pachet între doua locații fara amenajeri speciale. Asa cum este conceputa, aeronava este stabila în timpul zborului si are o dimensiune compactă, astfel încât amprenta aeronavei la sol, respectiv aria necesara de stocare la sol să fie minime. Poziția naturală a pilotului în timpul zborului si un nivel redus de spațiu de decolare si aterizare fac aeronava ideală pentru o utilizare zilnică. Randamentul propulsiei este imbunatatit in zborul vertical datorita componentei generata de depresiunea de pe extradosul aripii anterioare si presiunii de pe intradosul aripii posterioare. Randamentul propulsiei este imbunatatit in zborul orizontal datorita posibilității de a întrerupe funcționarea unora dintre elicele propulsive cu palete pivotante. Randamentul propulsiei este imbunatatit in toate cazurile datorita faptului ca vortexul creat de elicele propulsive este neobstructionat. Nivelul de redundanta este ridicat datorita utilizării unui număr ridicat de motoare electrice, in cazul defectării unora dintre ele aeronava puțind continua sa funcționeze fara a produce accidente. Datorita lipsei actuatoarelor pentru sistemul de propulsie sau pentru aripi, aeronava prezintă o construcție simpla, cu cost redus si intervale de întreținere mărite. Aeronava prezintă o siguranța ridicata datorita faptului ca elicele propulsive sunt protejate împotriva contactului cu limitările materiale ale spațiului înconjurător si cu oamenii aflati la sol.

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, 13,14, 15, 16 si 17 care reprezintă:

Fig. 1, o vedere izometrica a unei drone de aprovizionare cu aripi plate in faza decolării sau aterizării;

»2019 00121

25/02/2019

Fig. 2, o secțiune longitudinala prin drona de la figura 1 in faza decolării sau aterizării;

Fig. 3, o vedere izometrica a dronei de la figura 1 in faza tranziției;

Fig. 4, o vedere izometrica a dronei de la figura 1 in faza zborului orizontal;

Fig. 5, o vedere izometrica a dronei de la figura 1 fara pachet;

Fig. 6, o vedere izometrica a unei drone de aprovizionare cu aripi canal in faza de zbor orizontal;

Fig. 7, o vedere laterala a dronei de la figura 6 in faza decolării sau aterizării;

Fig. 8, o vedere izometrica a unei drone de aprovizionare cu aripi canal si aripi plate suplimentare in faza de zbor orizontal;

Fig. 9, o vedere izometrica a unei aeronave de pasageri in faza decolării sau aterizării;

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

- Fig. 11,o vedere izometrica a aeronavei de la figura 9 in faza tranziției;

Fig. 12, o vedere izometrica a aeronavei de la figura 9 in faza zborului orizontal;

Fig. 13, o secțiune longitudinala printr-o aeronava de pasageri cu cabina fixa si scaune acționate gravitațional in faza decolării sau aterizării;

Fig. 14, o secțiune longitudinala prin aeronava de la figura 13 in faza zborului orizontal;

Fig. 15, o vedere izometrica a unei aeronave individuale in faza decolării sau aterizării; Fig. 16, o vedere izometrica de dedesubt a scaunului aeronavei de la figura 15;

Fig. 17, o vedere izometrica a aeronavei de la figura 15 in faza zborului orizontal.

Intr-o prima varianta de realizare o drona 1, de aprovizionare, cu decolare si aterizare pe verticala utilizează doua sisteme de propulsie, 4 si 5 unul anterior altul posterior, situate la extremitățile dronei 1 , ca in figurile 1, 2, 3, 4 si 5. Sistemul de propulsie 4, anterior utilizează o aripa 6, considerata plata, înclinată cu un unghi a fata de orizontala, unghi a masurat in poziția statica (la decolare/aterizare) si care este cuprins de preferința intre 35° si 80°. La capetele aripii 6 sunt fixate in poziție verticala, respectiv perpendicular pe aripa 6, doua limitatoare de jet 8. Sistemul de propulsie 5 posterior utilizează o aripa 9, considerata plata, inclinata cu un unghi β fata de orizontala, unghi β masurat in poziția statica (la decolare/aterizare) si care este cuprins de preferința intre 35° si 80°. La capetele aripii 9 si sunt fixate in poziție verticala, respectiv perpendicular pe aripa 9, doua limitatoare de jet 10. Aripa 6 prezintă un intrados 11 si un extrados 12. Aripa 9 prezintă un intrados 13 si un extrados 14. Cele doua sisteme de propulsie, 4 si 5 cel anterior si cel posterior sunt unite prin intermediul unui lonjeron central 15 fixat in partea mediana a fiecărei aripi 6, fixarea fiind făcută pe extradosul 12 la sistemul de propulsie 4 anterior, respectiv pe intradosul 13 la sistemul de propulsie 5 posterior. Cele patru limitatoare de jet 8 si 10 servesc ca sprijin la contactul cu solul pentru drona 1 in perioada staționarii, deci sunt utilizate ca tren de aterizare. Pe a 2019 00121

25/02/2019 / extradosul 12 al aripii 6 si pe extradosul 14 al aripii 9 sunt montate prin intermediul unor suporți 16 un număr de motoare electrice 17, situate de preferința la distante egale unele de altele. Fiecare motor electric 17 actioneaza o elice propulsiva 18. Fiecare elice propulsiva 18 prezintă un număr de palete 19, pliabile in lungul axului central atunci cind motorul electric 17 nu este acționat. Planul de rotatie ai fiecărei elicei propulsive 18 este situat, deasupra extradosului 12 sau 14, respectiv in proximitatea pârtii din spate a profilului aerodinamic al fiecărei aripi 6 sau 9 . Intre doua limitatoare de jet 10 este fixat un profil aerodinamic 21, transversal, care este fixat deasupra elicelor propulsive 18 si care protejează drona 1 împotriva contactului cu limitările materiale ale spațiului înconjurător si cu oamenii aflati la sol. Lonjeronul central 15 prezintă in zona mediana o porțiune latita 22 ce conține o cavitate 23 de forma paralelipipedica deschisa la partea inferioara, cavitatea 23 puțind adăposti un pachet 24, de asemenea de forma paralelipipedica. Pachetul 24 este introdus in cavitatea 23 din lateral si este fixat in interior prin intermediul a doua benzi longitudinale 25 situate la partea inferioara si doua sprijinuri laterale 26 poziționate pe una din felele laterale ale lonjeronului central 15 (figura 5). Pachetul 24 este blocat in interiorul cavitatii 23 cu ajutorul a doua zavoare rotative 27. La descărcare zăvoarele rotative 27 sunt răsucite spre in sus si pachetul 24 poate fi descărcat din cavitatea 23. La decolare, atunci cind motoarele electrice 17 actioneaza asupra elicelor propulsive 18 este produsa o depresiune pe extradosul 12, respectiv 14. Aceasta depresiune creeaza o forța de suctiune perpendiculara pe fiecare aripa 6 sau 9, si îndreptată înclinat spre in sus. Forța de suctiune se compune cu forța de tracțiune dezvoltata de elicele propulsive 18, ceea ce generează o rezultanta totala îndreptată spre in sus. Rezultanta totala este mai mare decit forța de tracțiune dezvoltata de elicele propulsive 18. După ce drona 1 se ridica la un anumita altitudine elicele propulsive 18 situate in spate sunt accelerate suplimentar fata de cele situate in fata ceea ce produce modificarea unghiului de tangaj al dronei 1, trecindu-se in faza de tranziție (figura 3). Modificarea unghiului de tangaj este continuata pina ce aripile 6 si 9 ajung la unghi de incidența corespunzător zborului pe orizontala (figura 4). Treptat drona 1 atinge viteza de croaziera si se ajunge la zborul stabilizat pe orizontala in care sustentatia realizata de aripile 6 si 9 se produce in maniera convenționala. In zborul la viteza de croaziera o parte din motoarele electrice 17 sunt oprite si paletele 19 ale elicelor propulsive 18 corespunzătoare se aliniaza in lungul axei de rotatie pentru a produce o rezistenta la înaintare minima. In timpul aterizării fazele descrise se inversează. Controlul direcției dronei 1 este realizat prin variația vitezei de rotatie a diverselor elice propulsive 18.

Intr-o alta varianta constructiva pachetul 22 este înlocuit cu o cutie 30, avind pereți rigizi, deschisa pe una din parti si in care este transportat un pachet 31 de dimensiune mai mica fata de cutia 30, ca in figura 5.

2019 00121

25/02/2019

0?

Intr-o alta varianta constructiva o drona 40 de aprovizionare, cu decolare si aterizare pe verticala utilizează doua sisteme de propulsie, 41 si 42 unul anterior altul posterior, situate la extremitățile dronei 40, ca in figurile 6 si 7. Sistemul de propulsie 41, anterior utilizează doua aripi 43, semicirculare, a căror axa este înclinată cu un unghi ζ fata de orizontala, unghi ζ masurat in poziția statica (la decolare/aterizare) si care este cuprinsa de preferința intre 35° si 80°. Sistemul de propulsie 42 posterior utilizează doua aripi 44 înclinate cu un unghi μ fata de orizontala, unghi μ masurat in poziția statica (la decolare/aterizare) si care este cuprins de preferința intre 35° si 80°. Fiecare aripa 43 prezintă un intrados 45 si un extrados 46. Fiecare aripa 44 prezintă un intrados 47 si un extrados 48. Cele doua sisteme de propulsie, 41 si 42 cel anterior si cel posterior sunt unite prin intermediul unui lonjeron central 49 fixat rigid intre porțiunea dintre cele doua aripi 43 si porțiunea dintre cele doua aripi 44. In interiorul fiecărei aripii 43 este montat prin intermediul unor suporți 50, profilati aerodinamic, cel puțin un motor electrice 51, situat in lungul axei aripii 43. Fiecare motor electric 51 actioneaza o elice propulsiva 52. Planul de rotatie ai fiecărei elice propulsive 52 este situat, deasupra extradosului 46 si 48, respectiv in proximitatea pârtii din spate a profilului aerodinamic al fiecărei aripi 43 si 44 . La decolare, atunci cind motoarele electrice 51 actioneaza asupra elicelor propulsive 52 este produsa o depresiune pe extradosul 46, respectiv 48. Aceasta depresiune creeaza o forța de suctiune perpendiculara pe fiecare aripa 43, respectiv 44, si îndreptată înclinat spre in sus. Forța de suctiune se compune cu forța de fracțiune dezvoltata de elicele propulsive 52, ceea ce generează o rezultanta totala îndreptată spre in sus. Rezultanta totala este mai mare decit forța de fracțiune dezvoltata de elicele propulsive 52. După ce drona 40 se ridica la un anumita altitudine elicele propulsive 52 situate in spate sunt accelerate suplimentar fata de cele situate in fata ceea ce produce modificarea unghiului de tangaj al dronei 40, trecindu-se in faza de tranziție. Modificarea unghiului de tangaj este continuata pina ce aripile 43 si 44 ajung la unghi de incidența corespunzător zborului pe orizontala (figura 6). Treptat drona 40 atinge viteza de croaziera si se ajunge la zborul stabilizat pe orizontala in care sustentatia realizata de aripile 43 si 44 se produce in maniera convenționala. Controlul direcției dronei 40 este realizat prin variația vitezei de rotatie a diverselor elice propulsive 52.

Intr-o alta varianta constructiva derivata din cea anterioara arpile 43 si 44 sunt prelungite cu niște aripi 53, plate, profilate aerodinamic, avind același unghi de incidența ca aripile 43 si 44, ca in figura 8. Aripile 53 produc o sustentatie suplimentara pe perioada zborului orizontal.

Intr-o alta varianta constructiva o aeronava 60 cu decolare si aterizare pe verticala ce poate transporta mai multe persoane utilizează un lonjeron central 61 ce unește doua sisteme de propulsie 4 si 5, unul anterior si altul posterior situate la extremitățile fuzelajului 61, ca in figurile a 2019 00121

25/02/2019

9,10,11 si 12. In zona mediana, respectiv a centrului de greutate lonjeronul central 61 prezintă o adincitura 63 sub forma unui segment cilindric care prezintă o suprafața cilindrica interioara 64 si o suprafața cilindrica exterioara 65 (figura 10). Pe suprafața cilindrica interioara 64 se poate roti un arbore 66, rotativ, solidar cu o cabina 67, pentru pilot, pasageri si mărfuri. Arborele 66, rotativ, este fixat in zona mediana, respectiv a centrului de greutate al cabinei 67. Cabina 67 prezintă o forma aerodinamica, aplatizata si este montata simetric fata de lonjeronul central 61, acesta fiind poziționat in zona mediana. La partea din spate, tot in zona mediana cabina 62 prezintă o decupare 68, ce o desparte in doua parti 69, decuparea 68 permitind evitarea contactului cu lonjeronul central 61 in diverse faze de zbor. Cabina 62 este actionata in mișcare de rotatie de un sistem automat in funcție de regimul de zbor. Intre cele doua parti 69 este fixata o traversa 71 avind la interior o suprafața cilindrica 72 ce culiseaza pe suprafața cilindrica exterioara 65 a adinciturii 63 si menține in toate situațiile in siguranța cabina 67 in contact cu adincitura 63. In timpul decolării si aterizării cabina 67 se afla intr-o poziție orizontala (figurile 9 si 10). Datorita unui sistem automat de comanda, poziția cabinei 67 ramine constant orizontala atit in timpul tranziției (figura 11) cit si pe perioada zborului orizontal (figura 12). Sistemul automat permite cabinei 67 sa fie rotite in raport cu lonjeronul central 61 cu ajutorul unui actuator 73 ce actioneaza prin intermediul unui pinion melcat 74 un sector dintat 75 solidar cu arborele 66 respectiv cu cabina 67 (figura 10). Actuatorul 73 este comandat de un controler (nefigurat) in baza informațiilor provenite de la un grup de senzori printre care un senzor de poziție a cabinei (nefigurat) care percepe poziția in comparație cu lonjeronul central 61, o platforma giroscopica (nefigurata) ce percepe poziția cabinei 67 in spațiu si un senzor de viteza (nefigurat) ce indica viteza aeronavei 60 pe orizontala. Cabina 67 este menținută orizontala indiferent de faza de zbor in care se gaseste aeronava 60.

Intr-o alta varianta constructiva o aeronava 80, cu decolare si aterizare pe verticala, ce poate transporta mai multe persoane utilizează un lonjeron central 81 ce unește doua sisteme de propulsie 82 si 83, unul anterior si altul posterior, de tipul biplanar, situate la extremitățile lonjeronului central 81, ca in figurile 13 si 14. In zona mediana, respectiv a centrului de greutate lonjeronul central 81 prezintă o zona latita sub forma unei cabine 84 care prezintă o forma aerodinamica si care poate adăposti pilotul, pasagerii si mărfurile. Fiecare sistem de propulsie 82 si 83, cel anterior, respectiv cel posterior, utilizează doua aripi, una inferioara 85 si alta superioara 86 care sunt suprapuse, paralele si decalate intre ele cu o anumita distanta D. Fiecare aripa inferioara 85 prezintă un extrados 87 si un intrados 88. Fiecare aripa superioara 86 prezintă un extrados 89 si un intrados 90. Lonjeronului central 81 este fixat intre zona mediana a extradosului 87 aripii inferioare 85 a sistemul de propulsie 82 si zona mediana a intradosului 88 al aripii inferioare 85 a sistemul de propulsie 83. Fiecare aripa inferioara 85 a2019 00121

25/02/2019 este înclinată cu un unghi format cu orizontala in poziția statica ce poate sa fie cuprins intre 35° si 80° (figura 14). Aripa inferioara 85 si cea superioara 86 sunt solidarizate la capete prin intermediul a doua limitatoare de jet 91. Pe fiecare aripa inferioara 85 sunt montate prin intermediul unor suporți 92 un număr de motoare electrice 93, situate de preferința la distante egale unele de altele. Fiecare motor electric 93 actioneaza o elice propulsiva 94, care poate avea niște palete 95, pliabile. Distanta D este astfel aleasa incit planul de rotatie al fiecărei elice propulsive 94 sa fie deasupra extradosului 87, respectiv in proximitatea pârtii din spate a profilului aerodinamic al fiecărei aripi inferioare 85 si pe de alta parte dedesubtul intradosului 90, respectiv in proximiatea bordului de atac al fiecărei aripi superioare 86. Cabina 84 conține cel puțin doua de scaune 96, rotative, montate in tandem, ca in figura 14. Fiecare scaun 96 este montat in cabina 84 prin intermediul a doua articulatii cilindrice 97, situate deasupra unui centru de greutate 98 al scaunului 96 considerat cu ocupant cu tot. Doua scaune 96 succesive sunt conectate prin intermediul unui bare de legătură 99, fixate prin intermediul unor articulatii 100 existente pe fiecare scaun 96. Bara de legătură 99 împiedica oscilația independenta a doua scaune 96 succesive. In cazul in care ocupantii sunt așezați pe scaunele 96, datorita poziției centrului de greutate 98, fiecare scaun 96 se menține in aceiași poziție confortabila pentru ocupant indiferent de unghiul de tangaj al aeronavei 80, respectiv pe perioada zborului vertical (figura 13) si pe perioada zborului orizontal (figura 14). La decolare, atunci cind motoarele electrice 93 actioneaza asupra elicelor propulsive 94 este produsa o depresiune importanta pe extradosul 87 al fiecărei aripi inferioare 85 si o presiune importanta pe intradosul 90 al fiecărei aripi superioare 86, inclusiv in condiții statice. Depresiune creata produce o forța de suctiune perpendiculara pe fiecare aripa inferioara 85 îndreptată înclinat spre in sus. Presiunea creata produce o forța de presiune perpendiculara pe fiecare aripa superioara 86 îndreptată in clinat spre in sus. Forța de suctiune si cea de presiune adunate se compun cu forța de tracțiune dezvoltata de elicele propulsive 94, ceea ce generează o rezultanta totala îndreptată spre in sus. Rezultanta totala este mai mare decit forța de tracțiune dezvoltata de elicele propulsive 94. După ce aeronava 80 se ridica la un anumita altitudine elicele propulsive 94 situate in spate sunt accelerate suplimentar fata de cele situate in fata ceea ce produce modificarea unghiului de tangaj al aeronavei 80, pina ce se ajunge in faza zborului orizontal (figura 14) In zborul la viteza de croaziera o parte din motoarele electrice 93 sunt oprite si paletele 95 ale elicelor propulsive 94 corespunzătoare se aliniaza in lungul axei de rotatie pentru a produce o rezistenta la înaintare minima.

Intr-o alta varianta constructiva o aeronava 120 individuala, cu decolare si aterizare pe verticala, utilizează un lonjeron central 121 ce unește doua sisteme de propulsie 4 si 5, unul anterior si altul posterior situate la extremitățile lonjeronului central 121, ca in figurile 15, 16, si 17. In zona mediana, respectiv a centrului de greutate, lonjeronul central 121 prezintă o a 2019 00121

25/02/2019 adincitura 122 sub forma unui segment cilindric care se constituie ca o suprafața cilindrica interioara 123 si o suprafața cilindrica exterioara 124 (figura 4). Pe suprafața cilindrica interioara 123 se poate roti un scaun 125, rotativ, avind o forma semicilindrica si care este utilizat de un pilot 126. Scaunul 125 si deci pilotul 126 pot fi rotite de un sistem automat in funcție de regimul de zbor, sistem automat asemanator cu cel utilizat de cabina rotativa descrisa anterior. Scaunul 125 prezintă doua extensii 127, ca sprjin pentru picioarele pilotului 126, situate de o parte si de alta a lonjeronului central 121 si o sa 128 pe care sta așezat pilotul 126. Intre cele doua extensii 127 este fixata o traversa 129 avind la interior o suprafața cilindrica 130 ce culiseaza pe suprafața cilindrica exterioara 124 a adinciturii 122 si menține in toate situațiile in siguranța scaunul 125 in adincitura 122 (figura 16). Pe scaunul 125 sunt montate doua juistikuri 131, ce servesc pentru comanda aeronavei 120. Aeronava 120 isi modifica unghiul de tangaj de la zborul pe verticala (figura 15) la zborul orizontal (figura 17), timp in care pilotul 126 are mereu o poziție confortabila si de vizibilitate maxima.

In toate cazurile sursa de energie electrica pentru alimentarea motoarelor electrice poate fi asigurata de un pachet de baterii electrice sau de un sistem hibrid.

Toate variantele descrise anterior pot utiliza in locul elicelor propulsive niște ventilatoare intubate.

Claims (14)

1. Revendicări

   1. Sistem de propulsie pentru aeronave cu decolare si aterizare pe verticala de tipul celor care poate fi utilizat atit pentru zborul vertical cit si pentru zborul orizontal caracterizat prin aceea ca un sistem de propulsie (82), de tip biplan, utilizează doua aripi, una inferioara (85) si alta superioara (86) care sunt suprapuse, paralele si decalate intre ele cu o anumita distanta D, si fiecare aripa inferioara (85) prezintă un extrados (87) si un intrados (88), si fiecare aripa superioara (86) prezintă un extrados (89) si un intrados (90), si fiecare aripa inferioara (85) este înclinată cu un unghi format cu orizontala in poziția statica ce poate sa fie cuprins intre 35° si 80°, si aripa inferioara (85) si cea superioara 86 sunt solidarizate la capete prin intermediul a doua limitatoare de jet (91), si pe fiecare aripa inferioara (85) sunt montate prin intermediul unor suporți (92), deasupra extradosului (87), un număr de motoare electrice (93), situate de preferința la distante egale unele de altele, si fiecare motor electric (93) actioneaza o elice propulsiva (94), care poate avea niște palete (95), pliabile, si distanta D este astfel aleasa incit planul de rotatie al fiecărei elice propulsive (94) sa fie deasupra extradosului (87), respectiv in proximitatea pârtii din spate a profilului aerodinamic al aripii inferioare (85) si pe de alta parte dedesubtul intradosului (90), respectiv in proximiatea bordului de atac al aripii superioare (86), si aripa superioara (86) si limitatoarele de jet (91) au rolul suplimentar de a proteja sistemul de propulsie (82) de contactul cu limitările materiale ale mediului înconjurător.
2. 2. Aeronava ca la revendicarea 1 caracterizata prin aceea ca o aeronava (80), cu decolare si aterizare pe verticala, ce poate transporta mai multe personae, utilizează un lonjeron central (81) ce unește doua sisteme de propulsie (82) si (83), unul anterior si altul posterior, de tipul biplanar, situate la extremitățile lonjeronului central (81), si in zona mediana, respectiv a centrului de greutate, lonjeronul central (81) prezintă o zona latita sub forma unei cabine (84) care prezintă o forma aerodinamica si care poate adăposti pilotul, pasagerii si mărfurile, si lonjeronul central (81) este fixat intre zona mediana a extradosului (87) aripii inferioare (85) a sistemul de propulsie (82) si zona mediana a intradosului (88) al aripii inferioare (85) a sistemul de propulsie (83).

   a2019 00121

   25/02/2019
3. 3. Aeronava ca la revendicarea 2 caracterizata prin aceea ca cabina (84) conține cel puțin doua de scaune (96), rotative, montate in tandem, si fiecare scaun (96) este montat in cabina (84) prin intermediul a doua articulatii cilindrice (97), situate deasupra unui centru de greutate (98) al scaunului (96) considerat cu ocupant cu tot, si doua scaune (96) succesive sunt conectate prin intermediul unei bare de legătură (99), fixate prin intermediul unor articulatii (100) existente pe fiecare scaun (96), si bara de legătură (99) împiedica oscilația independenta a doua scaune (96) succesive, si in cazul in care ocupantii sunt așezați pe scaunele (96), datorita poziției centrului de greutate (98), fiecare scaun (96) se menține in aceiași poziție confortabila pentru ocupant indiferent de unghiul de tangaj al aeronavei (80), respectiv pe perioada zborului vertical si pe perioada zborului orizontal.
4. 4. Metoda de funcționare a unei aeronave cu decolare si aterizare pe verticala caracterizata prin aceea ca la decolare, respectiv atunci cind aeronava (80) este in poziția orizontala, motoarele electrice (93) actioneaza asupra elicelor propulsive (94) producindu-se o depresiune importanta pe extradosul (87) al fiecărei aripi inferioare (85) si o presiune importanta pe intradosul (90) al fiecărei aripi superioare (86), inclusiv in condiții statice, si depresiune creata produce o forța de suctiune perpendiculara pe fiecare aripa inferioara (85) îndreptată înclinat spre in sus, si presiunea creata produce o forța de presiune perpendiculara pe fiecare aripa superioara (86) îndreptată înclinat spre in sus, forța de suctiune si cea de presiune adunate se compun cu forța de tracțiune dezvoltata de elicele propulsive (94), ceea ce generează o rezultanta totala îndreptată spre in sus, si rezultanta totala este mai mare decit forța de tracțiune dezvoltata de elicele propulsive (94), si după ce aeronava (80) se ridica la un anumita altitudine, elicele propulsive (94) situate in spate sunt accelerate suplimentar fata de cele situate in fata ceea ce produce modificarea unghiului de tangaj al aeronavei (80), pina ce se ajunge in faza zborului orizontal, respectiv atunci cind aripile inferioare (88) si superioare (86) ajung la unghiul de incidența corespunzător zborului pe orizontala, si in zborul la viteza de croaziera o parte din motoarele electrice (93) sunt oprite si paletele (95) ale elicelor propulsive (94) corespunzătoare se aliniaza in lungul axei de rotatie pentru a produce o rezistenta la înaintare minima, si »2019 00121

   25/02/2019 controlul direcției aeronavei (80) este realizat prin variația diferențiata a vitezei de rotatie a diverselor elice propulsive (94).
5. 5. Aeronava ca la revendicarea 1 caracterizata prin aceea ca este construita ca o drona (1), considerata de aprovizionare, cu decolare si aterizare pe verticala, care utilizează doua sisteme de propulsie (4) si (5) unul anterior altul posterior, situate la extremitățile dronei (1), si sistemele de propulsie (4) si (5), respectiv anterior si posterior sunt unite prin intermediul unui lonjeron central (15), si lonjeronul central (15) prezintă in zona mediana o porțiune latita (22) ce conține o cavitate (23) de forma paralelipipedica deschisa la partea inferioara, cavitatea (23) puțind adăposti un pachet (24), de asemenea de forma paralelipipedica, si pachetul (24) este introdus in cavitatea (23) din lateral si este fixat in interior prin intermediul a doua benzi longitudinale (25) situate la partea inferioara si doua sprijinuri laterale (26) poziționate pe una din felele laterale ale lonjeronului central (15), si pachetul (24) este blocat in interiorul cavitatii (23) cu ajutorul a doua zavoare rotative (27).
6. 6. Drona ca la revendicarea 5 caracterizata prin aceea ca poate transporta o cutie (30), de forma paralelipipedica, avind pereți rigizi, deschisa pe una din parti si in care este transportat un pachet (31) de dimensiune mai mica fata de cutia (30).
7. 7. Aeronava ca la revendicarea 1 caracterizata prin aceea ca o aeronava (60) cu decolare si aterizare pe verticala ce poate transporta mai multe persoane, utilizează un lonjeron central (61) ce unește doua sisteme de propulsie (4) si (5), unul anterior si altul posterior situate la extremitățile fuzelajului (61), si in zona mediana, respectiv a centrului de greutate, lonjeronul central (61) prezintă o ad incit ura (63) sub forma unui segment cilindric care prezintă o suprafața cilindrica interioara (64) si o suprafața cilindrica exterioara (65), si pe suprafața cilindrica interioara (64) se poate roti un arbore (66), rotativ, solidar cu o cabina (67), pentru pilot, pasageri si mărfuri, si arborele (66), rotativ, este fixat in zona mediana, respectiv a centrului de greutate al cabinei (67), si cabina (67) prezintă o forma aerodinamica, aplatizata si este montata simetric fata de lonjeronul central (61), acesta fiind poziționat in zona mediana, si la partea din spate, tot in zona mediana cabina (62) prezintă o decupare (68), ce o desparte in doua parti (69), decuparea (68) permitind evitarea contactului cu lonjeronul »2019 00121

   25/02/2019 central (61) in diverse faze de zbor, si cabina (62) este actionata in mișcare de rotatie de un sistem automat in funcție de regimul de zbor, si intre cele doua parti (69) este fixata o traversa (71) avind la interior o suprafața cilindrica (72) ce culiseaza pe suprafața cilindrica exterioara (65) a adinciturii (63) si menține in toate situațiile in siguranța cabina (67) in contact cu adincitura (63).
8. 8. Aeronava ca la revendicarea 1 caracterizata prin aceea ca o aeronava (120), individuala, cu decolare si aterizare pe verticala, utilizează un lonjeron central (121) ce unește doua sisteme de propulsie (4) si (5), unul anterior si altul posterior situate la extremitățile lonjeronului central (121), si in zona mediana, respectiv a centrului de greutate, lonjeronul central (121) prezintă o adincitura (122) sub forma unui segment cilindric care se constituie ca o suprafața cilindrica interioara (123) si o suprafața cilindrica exterioara (124), si pe suprafața cilindrica interioara (123) se poate roti un scaun (125), rotativ, avind o forma semicilindrica si care este utilizat de un pilot (126), si scaunul (125) si deci pilotul (126) poate fi rotit de un sistem automat in funcție de regimul de zbor, si scaunul (125) prezintă doua extensii (127), ca sprijin pentru picioarele pilotului (126), situate de o parte si de alta a lonjeronului central (121) si o sa (128) pe care sta așezat pilotul (126), si intre cele doua extensii (127) este fixata o traversa (129) avind la interior o suprafața cilindrica (130) ce culiseaza pe suprafața cilindrica exterioara (124) a adinciturii (122) si menține in toate situațiile in siguranța scaunul (125) in adincitura (122), si pe scaunul (125) sunt montate doua juistikuri (131), ce servesc pentru comanda aeronavei (120), si aeronava (120) isi modifica unghiul de tangaj de la zborul pe verticala la zborul orizontal, timp in care pilotul (126) are mereu o poziție confortabila de vizibilitate maxima.
9. 9. Aeronava cu decolare si aterizare pe verticala caracterizata prin aceea ca este construita ca o drona (40) de aprovizionare, cu decolare si aterizare pe verticala care utilizează doua sisteme de propulsie (41) si (42) unul anterior altul posterior, situate la extremitățile dronei 40, si sistemul de propulsie (41), anterior utilizează doua aripi (43), semicirculare, a căror axa este înclinată cu un unghi ζ fata de orizontala, unghi ζ masurat in poziția statica si care este cuprins de preferința intre 35° si 80°, si sistemul de propulsie (42) posterior utilizează doua aripi (44) înclinate cu un unghi μ a 2019 00121

   25/02/2019 fata de orizontala, unghi μ mas urat in poziția statica si care este cuprins de preferința intre 35° si 80°, si fiecare aripa (43) prezintă un intrados (45) si un extrados (46), si fiecare aripa (44) prezintă un intrados (47) si un extrados 48, si cele doua sisteme de propulsie (41) si (42) cel anterior si cel posterior sunt unite prin intermediul unui lonjeron central (49), fixat rigid intre porțiunea comuna dintre cele doua aripi (43) si porțiunea comuna dintre cele doua aripi (44), si in interiorul fiecărei aripii (43) este montat prin intermediul unor suporți (50), profilati aerodinamic, cel puțin un motor electric (51), situat in lungul axei aripii (43), si fiecare motor electric (51) actioneaza o elice propulsiva (52), si planul de rotatie ai fiecărei elicei propulsive (52) este situat, deasupra extradosului (46) si (48), respectiv in proximitatea pârtii din spate a profilului aerodinamic al fiecărei aripi (43) si (44).
10. 10. Metoda de funcționare a unei aeronave cu decolare si aterizare pe verticala caracterizata prin aceea ca la decolare, atunci cind motoarele electrice (51) actioneaza asupra elicelor propulsive (52) este produsa o depresiune pe extradosul (46), respectiv (48), aceasta depresiune creind o forța de suctiune perpendiculara pe fiecare aripa (43), respectiv (44), si îndreptată înclinat spre in sus, si forța de suctiune se compune cu forța de tracțiune dezvoltata de elicele propulsive (52), ceea ce generează o rezultanta totala îndreptată spre in sus, si rezultanta totala este mai mare decit forța de tracțiune dezvoltata de elicele propulsive (52), si după ce drona (40) se ridica la un anumita altitudine elicele propulsive (52) situate in spate sunt accelerate suplimentar fata de cele situate in fata ceea ce produce modificarea unghiului de tangaj al dronei (40), trecindu-se in faza de tranziție, si modificarea unghiului de tangaj este continuata pina ce aripile (43) si (44) ajung la unghi de incidența corespunzător zborului pe orizontala, si treptat drona (40) atinge viteza de croaziera si se ajunge la zborul stabilizat pe orizontala in care sustentatia realizata de aripile (43) si (44) se produce in maniera convenționala, si controlul direcției dronei (40) este realizat prin variația diferențiata a vitezei de rotatie a diverselor elice propulsive (52).
11. 11. Aeronava ca la revendicarea 9 caracterizata prin aceea ca arpile (43) si (44) sunt prelungite cu niște aripi (53), profilate aerodinamic, avind același unghi de incidența ca a 2019 00121

    25/02/2019 aripile (43) si (44), aripile (53) producind o sustentatie suplimentara pe perioada zborului orizontal.
12. 12. Sistem ca la revendicarea 1 caracterizat prin aceea ca energia necesara acționarii motorelor electrice (93) este asigurata de un pachet de baterii electrice.
13. 13. Sistem ca la revendicarea 1 caracterizat prin aceea ca energia necesara acționarii motorelor electrice (93) este asigurata de un sistem hibrid.
14. 14. Sistem parțial ca la revendicarea 1 caracterizat prin aceea ca intre aripile inferioara (85) si superioara (86) sunt montate un număr de ventilatoare intubate utilizate pentru propulsie.