RU2005131763A - Способ создания подъемной силы крыла в незакрученном потоке жидкости или газа и устройства для его ососуществления - Google Patents

Claims (23)

1. Способ создания подъемной силы крыла в незакрученном потоке жидкости или газа, включающий установку крыла под определенным углом атаки к направлению дозвукового набегающего или нагнетаемого потока, отличающийся тем, что крыло с оптимизированным для заданного скоростного диапазона профилем размещают между профилированной отклоняющей поверхностью - дефлектором с верхней выпуклой стороны профиля крыла и наклонной или изогнутой плитой с противоположной нижней стороны профиля крыла, а также двумя продольными боковыми стенками по концам крыла, дефлектора и плиты, в которые они упираются, образуя сквозной, профилированный проточный канал, обеспечивающий безотрывное обтекание крыла и многократное увеличение его подъемной силы, в том числе за счет приближения условий обтекания крыла любого удлинения к условиям обтекания крыла бесконечного размаха.

2. Устройство для создания подъемной силы крыла, содержащее крыло, установленное под определенным углом атаки к направлению дозвукового незакрученного набегающего или нагнетаемого потока жидкости или газа на входе устройства, отличающееся тем, что крыло с оптимизированным для заданного скоростного диапазона профилем размещено между профилированной отклоняющей поверхностью - дефлектором с верхней выпуклой стороны профиля крыла и наклонной или изогнутой плитой с противоположной стороны профиля крыла, расположенными на определенных расстояниях от профиля, а также двумя продольными вертикально-симметричными боковыми стенками, плоскими или многогранными, или криволинейными, по концам крыла, дефлектора и плиты, в которые они упираются своими концами, образуя сквозной симметричный профилированный проточный канал, соответствующий квадратному, прямоугольному, треугольному, многоугольному, круглому, овальному или иной вертикально-симметричной форме поперечного сечения канала, в который встраивается крыльевое устройство.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что обе его продольные боковые стенки, плоские и параллельные смежные внутренние поверхности стоек крыльевого устройства, в которые упираются своими концами неподвижно закрепленные крыло и наклонная или изогнутая плита, либо иные продольно-вертикально-симметричные и плоские и параллельные только в зоне, ометаемой подвижно установленным дефлектором, концы которого упираются в них в этой зоне, а положение дефлектора относительно крыла изменяется и фиксируется исполнительными механизмами с гидравлическим или пневматическим или электрическим или иным приводом.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что обе его продольные боковые стенки, плоские и параллельные смежные внутренние поверхности стоек крыльевого устройства, в которые упираются своими концами неподвижно закрепленные крыло и дефлектор, либо иные продольно-вертикально-симметричные и плоские и параллельные только в зоне, ометаемой подвижно установленной наклонной или изогнутой плитой, концы которой упираются в них в этой зоне, а положение наклонной или изогнутой плиты относительно крыла изменяется и фиксируется исполнительными механизмами с гидравлическим или пневматическим или электрическим или иным приводом.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что обе его продольные боковые стенки, плоские и параллельные смежные внутренние поверхности стоек крыльевого устройства, в которые упирается своими концами неподвижно закрепленное крыло, либо иные продольно-вертикально-симметричные и плоские и параллельные только в зонах, ометаемых подвижно установленными дефлектором и наклонной или изогнутой плитой, положения которых относительно крыла изменяется и фиксируется исполнительными механизмами с гидравлическим или пневматическим или электрическим или иным приводом.

6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что крыло размещенного внутри корпуса летательного аппарата (ЛА) или судна встроенного крыльевого устройства (ВКУ) устанавливается поперечно к направлению продольной оси ЛА или основной линии судна и симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии ЛА или диаметральной плоскости (ДП) судна либо симметрично относительно продольных плоскостей, проходящих через продольную ось ЛА или основную линию судна, или параллельных этим продольным плоскостям, причем профилированный канал встроенного крыльевого устройства встроен в поперечном колене подводяще-отводящего канала, подводящего незакрученный поток, жидкостный или газовый, и отводящего отработанный поток, центр давления крыла ВКУ размещен в вертикальной плоскости симметрии ЛА или ДП судна, а выпуклая сторона профиля крыла при создании передней тяги или упора располагается со стороны носа ЛА или судна, при создании тормозной тяги или упора с противоположной стороны.

7. Устройство по п.2, отличающееся тем, что содержит размещенные внутри корпуса ЛА или судна дополнительные одинаковые ВКУ, установленные попарно симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии ЛА или ДП судна, причем, в первом исполнении их профилированные каналы с крыльями, создающими горизонтальные и поперечные к вертикальной плоскости симметрии ЛА или ДП судна подъемные силы противоположного направления, симметричны относительно горизонтальной плоскости действия их подъемных сил, а во втором - входящие в их состав ВКУ расположены попарно и симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии ЛА или ДП судна, также симметричны и относительно горизонтальной плоскости, в месте их размещения на ЛА или судне, а плоскости симметрии их профилированных каналов и крыльев параллельны вертикальной плоскости симметрии ЛА или ДП судна и обеспечивают получение вертикальных и поперечных к продольной оси ЛА или основной линии судна подъемных сил одинакового направления с обоих бортов при управлении по тангажу или дифференту или противоположного направления - при управлении по крену, причем все пары смежных ВКУ обоих исполнений устройства снабжены общим для каждой пары подводящим каналом с направляющим устройством и трехпозиционной заслонкой с приводом, обеспечивающим подвод всего потока, жидкостного или газового, к тому или иному профилированному каналу ВКУ при крайних положениях заслонки или к обоим одновременно при ее среднем положении.

8. Устройство по п.2, размещенное внутри корпуса ЛА с турбореактивными двигателями, отличающееся тем, что содержит дополнительное ВКУ, исполнения несущее крыльевое устройство НКУ, при этом оба ВКУ установлены побортно и симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии ЛА в индивидуальных подводящих каналах с регулируемым или нерегулируемым крыльевым воздухозаборником, вентилятором-нагнетателем и направляющим устройством в каждом, причем привод вентиляторов-нагнетателей осуществляется за счет отбора мощности от двигателей своего борта через передачи, а сами вентиляторы-нагнетатели выполнены убирающимися в ниши каналов крыльевых воздухозаборников, при этом воздухозаборники самих двигателей снабжены отводами в каналы тяговых по п.6 и рулевых по п.7 устройств с управляемыми заслонками, перекрывающими входы отводов в эти каналы с размещенными в них направляющими устройствами, а рулевые устройства по п.7 снабжены еще и дополнительными воздухозаборниками с управляемыми и двухпозиционными заслонками с приводом, обеспечивающими подвод воздушного потока либо через воздухозаборники двигателей либо дополнительные воздухозаборники, минуя воздухозаборники двигателей.

9. Устройство по п.2, размещенное внутри корпуса судна, отличающееся тем, что ВКУ с продольным горизонтальным направлением вектора подъемной силы крыла - вектора тяги (упора) исполнения тяговое крыльевое устройство (ТКУ), одно или два, для одно или двухмодульного исполнений устройства, соответственно, установленное осью входа профилированного канала каждое поперечно к основной линии судна, а плоскостью симметрии профилированного канала и крыла тягового крыльевого устройства в диаметральной плоскости ДП судна или плоскостях, проходящих через основную линию или им параллельные, с центром давления крыла в ДП судна, снабжено водозаборником с управляемой защитной решеткой и подводящим каналом с регулируемым нагнетателем - осевым с одиночным или соосными противоположного направления вращения лопастными винтами или магнитогидродинамическим или иным необходимой производительности, и направляющим устройством, обеспечивающими получение незакрученного водного потока с регулируемыми параметрами, соответствующими скорости хода судна, в вертикальном или поперечном колене канала тягового крыльевого устройства, крылом которого создается в ДП судна тяга (упор) для двухмодульных устройств с неподвижно закрепленными ВКУ только продольных переднего, для основного, и заднего направления, для зеркального исполнения тягового крыльевого устройства, для одномодульного устройства с тяговым крыльевым устройством в вертикальном колене канала, установленном в полноповоротном опорно-поворотном устройстве, обеспечивается поворот тягового крыльевого устройства и вектора тяги (упора) на 360° в горизонтальной плоскости и фиксация их в заданных положениях, а для двухмодульного поворотного дополнительно обеспечивается согласованный поворот векторов тяги (упора) в пределах 360° в горизонтальной плоскости, что при параллельных векторах тяги обеспечивает продольное, плоскопараллельное и боковое перемещение судна и энергичный разворот судна на всех скоростях хода и стоянке при поперечных антипараллельных векторах тяги, причем поворот тягового крыльевого устройства производится при разгрузке опорно-поворотного устройства - отключении нагнетателя и перекрытии защитной решеткой водозаборника, прекращающего доступ забортной воды.

10. Устройство по п.2, отличающееся тем, что ВКУ размещено на силовой раме внутри корпуса корабля и снабжено водоводом с водозаборником и защитной решеткой с приводом, установленной на входе водозаборника, нагнетателем, осевым с одиночным или соосными противоположного направления вращения лопастными винтами или магнитогидродинамическим или иным необходимой производительности, и направляющим устройством, обеспечивающими создание незакрученного водного потока с заданными параметрами в профилированном канале ВКУ, крылом которого создается подъемная сила, составляющая часть общей спрямляющей силы и восстанавливающего момента, создаваемых комплексом бортовых устройств, а также отводящей трубой с крышкой и приводом ее закрывающим для сброса отработанной воды за борт.

11. Устройство по п.2, размещенное на силовых рамах внутри корпуса судна, отличающееся тем, что единый комплекс устройств внутри корпуса судна, защищенный от ледовых и навигационных повреждений, составляют два основных ВКУ движительных с неподвижно закрепленными тяговыми крыльевыми устройствами и одно ВКУ движительное с полноповоротным тяговым крыльевым устройством с горизонтальными продольным передним в ДП и управляемым, соответственно, положениями вектора тяги (упора), рулевые крыльевые устройства в носовой, средней и кормовой частях корпуса, симметричные относительно ДП судна с задним, передним и передним, соответственно, водозаборами и снабженные дополнительными, таких же направлений, подводящими каналами с регулируемыми нагнетателями, осевыми с одиночными или соосными противоположного направления вращения лопастными винтами или магнитогидродинамическими или иными необходимой производительности, а также направляющими устройствами и двухпозиционными заслонками для переключения работы рулевых устройств с набегающего водного потока на нагнетаемый и наоборот при переходе на скорости малого и заднего хода и наоборот, причем рулевое устройство в средней части корпуса предназначено для активного успокоения бортовой качки судна при ходе на чистой воде, а также встроенные крыльевые подъемные устройства, разнесенные побортно и по длине корпуса судна, обеспечивающие при их координированной совместной работе быстрое кренование и дифферентование судна без перекачивания водного балласта.

12. Устройство по п.2, отличающееся тем, что составляющие единый движитель подводной лодки или подводного аппарата два ВКУ с горизонтальным положением вектора подъемной силы крыла, исполнения тяговое крыльевое устройство, расположенные вне оконечностей, носовой и кормовой, установлены в поворотной части своих сквозных вертикальных каналов, расположенных в ДП корпуса подводной лодки на расстоянии друг от друга, каждого снабженного регулируемым поворотным водозаборником, реверсивным регулируемой производительности нагнетателем, осевым с одиночным или соосными противоположного направления вращения лопастными винтами или магнитогидродинамическим или иным необходимой производительности, и направляющим устройством, создающими незакрученный водный поток с параметрами соответствующими скорости хода подводной лодки или подводного аппарата, а крыло тягового крыльевого устройства, симметричное относительно ДП корпуса подводной лодки или аппарата при продольном положении вектора тяги (упора), с центром давления, расположенным на оси поворота поворотной части вертикального канала в опорно-поворотном устройстве в ДП корпуса, обеспечивающем поворот вектора тяги (упора) на 360° в горизонтальной плоскости и фиксацию его в заданных положениях, два из которых в ДП, два в перпендикулярной к ней вертикальной плоскости, а остальные в иных положениях обеспечивают продольное, плоскопараллельное и боковое движение подводной лодки при параллельных векторах тяги тяговых крыльевых устройств и энергичный разворот подводной лодки при поперечных антипараллельных векторах тяги тяговых крыльевых устройств, а всплытие и погружение осуществляются за счет вертикальной тяги реверсивных нагнетателей.

13. Устройство по п.2, отличающееся тем, что основное и дополнительное ВКУ с продольным передним горизонтальным направлением вектора подъемной силы крыла исполнения тяговое крыльевое устройство, крылья которых установлены в поперечных к вертикальной плоскости симметрии ЛА профилированных каналах ВКУ, а центры давления их крыльев расположены в вертикальной плоскости симметрии ЛА, при размещении в одной горизонтальной плоскости и плоскостей симметрии каждого крыла тягового крыльевого устройства, обоих профилированных каналов и обоих кольцевых концентричных каналов, замыкающих профилированные каналы и образующих замкнутые кольцевые концентричные каналы, заполненные жидкостью, также симметричные относительно вертикальной плоскости симметрии ЛА и снабженные каждый регулируемыми нагнетателями, осевыми с одиночными или соосными противоположного направления вращения лопастными винтами или иными необходимой производительности, направляющими устройствами, создающими в каналах встречные круговые незакрученные потоки жидкости (водные или незамерзающих жидкостей), пневмогидроаккумуляторами и регулируемым приводом нагнетателей от ГТД малой тяги, а все узлы устройства установлены на силовой раме устройства в соответствующем обтекателе.

14. Устройство по п.2, отличающееся тем, что ВКУ с вертикально вверх направленным вектором подъемной силы крыла, исполнения несущее крыльевое устройство НКУ, установлено плоскостями симметрии своего профилированного и замыкающего его вертикального кольцевого каналов, составляющих вертикальный замкнутый кольцевой канал в продольной вертикальной плоскости симметрии ЛА, причем замкнутый кольцевой канал снабжен нагнетателем регулируемой производительности, осевым с одиночным или соосными противоположного направления вращения лопастными винтами или иным необходимой производительности, и направляющим устройством, заполнен рабочей жидкостью, установлен в подшипниковых опорах и снабжен зубчатым сектором, взаимодействующим с зубчатым колесом привода поворота кольцевого канала в продольной вертикальной плоскости симметрии ЛА, обеспечивающего три фиксированных положения НКУ - взлетное, при вертикальном положении вектора подъемной силы крыла, крейсерское, при наклонном переднем положении вектора, когда его вертикальная составляющая уравновешивает вес летательного аппарата, а горизонтальная создает тягу, и торможения - при наклонном заднем положении вектора, горизонтальная составляющая которого создает отрицательную тягу, при этом струйные рули с отбором воздуха от газотурбинного двигателя регулируемого привода нагнетателя обеспечивают балансировку ЛА на взлете и посадке, причем корпус ЛА выполнен в виде лодки с прозрачным обтекателем сверху и снабжен полозьями для посадки на сушу.

15. Устройство по п.2, отличающееся тем, что два ВКУ, исполнения несущее крыльевое устройство НКУ, установлены с вертикальным положением вектора подъемной силы крыла, при вертикальном положении носителя, плоскостями симметрии профилированных каналов и крыльев каждого расположены в одной, продольной вертикальной плоскости симметрии носителя и со смещением по вертикали, как и замыкающих профилированные каналы ВКУ вертикальных кольцевых концентричных каналов, образующих замкнутые кольцевые концентричные каналы, заполненные жидкостью, каждый с регулируемым нагнетателем, осевым с одиночным или соосными противоположного направления вращения лопастными винтами или иным необходимой производительности, направляющим устройством, обеспечивающими создание незакрученных потоков жидкости с заданными параметрами и противоположного направления в профилированных каналах обоих ВКУ, центры давления крыльев которых и векторы направленных вертикально вверх подъемных сил расположены на продольной вертикальной оси носителя, и пневмогидроаккумуляторами, а привод нагнетателей осуществляется от газотурбинной установки, работающей на атмосферном воздухе - забортном при атмосферном полете или на бортовых запасах сжатого воздуха при внеатмосферном полете, при этом управление положением вертикальной подъемной силы крыльев ВКУ встроенными рулевыми крыльевыми устройствами по п.7 аэродинамическое за счет отбора части воздуха от газотурбинной установки при атмосферном полете или бортовых запасов сжатого воздуха при внеатмосферном полете.

16. Устройство по п.8, отличающееся тем, что два ВКУ с продольным передним горизонтальным направлением подъемной силы крыла и поперечным к вертикальной плоскости симметрии ЛА расположении крыльев и профилированных каналов ВКУ, предназначенные для работы в потоке жидкости, плоскостями симметрии профилированных каналов ВКУ и замыкающих их кольцевых концентричных каналов, составляющих замкнутые концентричные кольцевые каналы, расположены в одной горизонтальной плоскости, причем замкнутые кольцевые каналы симметричны и относительно вертикальной плоскости симметрии аппарата и снабжены нагнетателями, осевыми с одиночными или соосными противоположного направления вращения лопастными винтами или иными необходимой производительности, и направляющими устройствами, создающими в каналах ВКУ незакрученные потоки жидкости противоположного направления с параметрами, соответствующими режиму полета, обеспечиваемые и регулируемые приводом от газотурбинного двигателя малой тяги при отключенных основных двигателях ЛА, а пневмогидроаккумуляторы сохраняют постоянство объема жидкости в замкнутых кольцевых каналах при работе устройства.

17. Устройство по п.2, отличающееся тем, что ЛА снабжен корпусом, симметричным относительно своих продольной и поперечной вертикальных плоскостей симметрии ЛА, наружным кольцевым крылом и шестью ВКУ, из них 4 в исполнении несущих крыльевых устройств НКУ и 2-тяговых крыльевых устройства ТКУ, попарно с вертикально верхним и вертикально нижним - для первого, и продольными передним горизонтальным для одного канала и задним горизонтальным для другого канала направлениями вектора подъемной силы крыла - для второго исполнения ВКУ в каждом из двух замкнутых вертикальных концентричных кольцевых каналах внутри корпуса ЛА, включающих профилированные каналы ВКУ и замыкающие их каналы, плоскости симметрии которых (кольцевых и профилированных каналов ВКУ) расположены в одной продольной вертикальной плоскости симметрии ЛА с НКУ с противоположными направлениями векторов подъемной силы крыла и одним ТКУ, в верхней и нижней и передней или задней частях каждого кольцевого канала, соответственно, и центрами давления крыльев НКУ в поперечной вертикальной плоскости симметрии ЛА, а ТКУ - в горизонтальной плоскости симметрии кольцевых каналов, причем придание заданных параметров незакрученным и противоположно направленным потокам жидкости в профилированных каналах ВКУ производится регулируемыми нагнетателями, осевыми с одиночными или соосными противоположного направления вращения лопастными винтами или магнитогидродинамическими или иными необходимой производительности, с регулируемым приводом от газотурбинной установки, снабжаемой наружным воздухом в атмосферном полете или сжатым из бортового запаса - в остальных случаях, или электроприводом от малогабаритной ядерной энергетической установки ЯЭУ для обеспечения длительного движения под водой или в безвоздушном пространстве, и направляющими устройствами, а также отклоняемыми щитками в кольцевых каналах у каждого ВКУ для их отключения, пневмогидроаккумуляторами, сохраняющими постоянство рабочего объема жидкости в каналах при ее расширении от нагрева при работе устройства, причем балансировка и управление ЛА в полете осуществляется рулевыми крыльевыми устройствами по п.7, расположенными симметрично относительно продольной вертикальной плоскости симметрии ЛА, за счет отбора воздуха от ГТУ в атмосферном полете или сжатого воздуха из бортового запаса в остальных случаях.

18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительно двумя концентричными горизонтальными кольцевыми каналами, горизонтальные плоскости симметрии которых расположены в одной горизонтальной плоскости, каждый с четырьмя ВКУ, исполнения ТКУ, попарно тяговым и тормозным ТКУ с противоположными горизонтальными направлениями векторов подъемной силы крыла в продольной и поперечной вертикальных плоскостях симметрии ЛА, с соответствующим количеством регулируемых нагнетателей, осевых с одиночными или соосными противоположного направления вращения лопастными винтами или магнитогидродинамическими или иными необходимой производительности, с приводом от газотурбинной установки, снабжаемой забортным воздухом в атмосферном полете или сжатым воздухом из бортового запаса в остальных случаях, направляющих устройств, отклоняемых щитков у каждого ВКУ, для их отключения, и пневмогидроаккумуляторов, а также дополнительными рулевыми крыльевыми устройствами по п.7, установленными симметрично относительно поперечной вертикальной плоскости симметрии ЛА.

19. Устройство по п.2, отличающееся тем, что два ВКУ с горизонтально и противоположно направленными в диаметральной плоскости ДП векторами подъемной силы крыла - векторами тяги ВТ, (тяговое и тормозное ТКУ), установленные плоскостями симметрии своих профилированных и замыкающих их кольцевых каналов, составляющих единый замкнутый кольцевой канал, в одной плоскости - ДП устройства, либо плоскости, параллельной основной плоскости устройства т.е. вертикально или горизонтально соответственно, снабжены нагнетателями регулируемой производительности, осевыми с одиночными или соосными противоположного направления вращения лопастными винтами или иными необходимой производительности, направляющими устройствами, создающими в профилированных каналах своих ТКУ незакрученный поток жидкости с заданными параметрами, и отклоняемыми щитками, перекрывающими профилированные каналы своих ТКУ в отклоненном положении и освобождающими эти каналы при возвращении в исходное положение, а также пневмогидроаккумуляторами, причем сам замкнутый кольцевой канал установлен в опорно-поворотном устройстве в корпусе устройства таким образом, что оси его поворотов, горизонтального и вертикального, опорно-поворотным устройством совмещены с точкой приложения вектора тяги (центром давления ЦД крыла) тягового ТКУ, обеспечивая поворот вектора тяги по вертикали и горизонтали в заданных пределах, привод нагнетателей и опорно-поворотного устройства осуществляется от двигателя устройства соответствующими регулируемыми передачами, а водонепроницаемый корпус устройства с округлой носовой частью и плоским днищем с полозьями снабжен убирающимся колесным ходом с независимой подвеской всех колес, регулируемым давлением воздуха в шинах и тормозной системой, обеспечивающей как общее, так и побортное торможение колес, а сами колеса не имеют привода.

20. Устройство по п.9, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено энергетическим модулем, включающим генератор с регулируемым приводом от гидравлической турбины, установленной в канале, подводящем набегающий водный поток.

21. Устройства по любому из пп.6-20, отличающиеся тем, что их ВКУ выполнены с изменением и фиксированием положения дефлектора.

22. Устройства по любому из пп.6-20, отличающиеся тем, что их ВКУ выполнены с изменением и фиксированием положения наклонной или изогнутой плиты.

23. Устройства по любому из пп.6-20, отличающиеся тем, что их ВКУ выполнены с изменением и фиксированием положения дефлектора и наклонной или изогнутой плиты.