RU2030339C1 - Летательный аппарат для околоземных и космических полетов - Google Patents
Летательный аппарат для околоземных и космических полетов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2030339C1 RU2030339C1 SU5015226A RU2030339C1 RU 2030339 C1 RU2030339 C1 RU 2030339C1 SU 5015226 A SU5015226 A SU 5015226A RU 2030339 C1 RU2030339 C1 RU 2030339C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- housing
- flying vehicle
- flywheel
- magnetic field
- Prior art date
Links
- 230000010006 flight Effects 0.000 title claims 2
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000009987 spinning Methods 0.000 abstract 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 5
- RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 9,10-anthraquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3C(=O)C2=C1 RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000005298 paramagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/40—Arrangements or adaptations of propulsion systems
- B64G1/405—Ion or plasma engines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/40—Arrangements or adaptations of propulsion systems
- B64G1/409—Unconventional spacecraft propulsion systems
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/42—Arrangements or adaptations of power supply systems
- B64G1/425—Power storage
- B64G1/426—Flywheels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Toys (AREA)
Abstract
Использование: в аэрокосмической технике с применением в двигательных установках принципов летательных аппаратов (ЛА) эл. - магн. взаимодействия бортового магн. поля с околоземной или космической средой. Сущность изобретения: ЛА содержит дискообразный корпус 1, выполняющий функции магнитопровода и конструктивно объединенный с электромагнитами 2. В корпусе установлен супермаховик (СМ) 3, для управления двухстепенным наклоном СМ служит механизм 8. ЛА запускается со специально оборудованного старта; корпус 1 раскручивается при помощи, например, бесконтактных электродвигателей. Благодаря волнистой структуре магнитного поля в плоскости наружной стенки дискообразного корпуса 1 происходит взаимодействие этого поля с окружающей (например, влажной воздушной) средой, характер обтекания которой корпуса ЛА приводит к возникновению подъемной силы. Для управления движением ЛА используется СМ, механизм 8 наклона которого является исполнительным органом бортовой гиромаховичной системы ЛА. 4 ил.
Description
Изобретение относится к аэрокосмической технике, в частности к летательным аппаратам (ЛА), использующим в двигательной установке (ДУ) механизм электромагнитного взаимодействия бортового магнитного поля с околоземной или космической средой.
Наиболее близким техническим решением из числа известных является ЛА, содержащий корпус, установленную в корпусе подвижную массу, снабженную приводом вращения относительно корпуса, энергодвигательную систему, включающую источник питания и устройство создания пространственно-неоднородного магнитного поля с помощью установленных внутри корпуса магнитов, а также вспомогательные системы.
Известный ЛА осуществляет управляемый полет за счет реактивной тяги, возникающей в результате взаимодействия генерируемого в рабочей камере ДУ высокочастотного магнитного поля с частицами (молекулярными диполями) парамагнитной газообразной среды (без ионизации). Для создания высокочастотного магнитного поля используется вращающаяся система постоянных магнитов, а в качестве среды рассматриваются приземные слои, при этом атмосферный воздух является рабочим веществом ДУ.
Существенной проблемой при реализации аналогичного ЛА с заданным импульсом тяги является решение таких технических вопросов, как организация в рабочей камере высокочастотного магнитного поля и обеспечение запаса рабочего тела (сжатого воздуха) при полете в верхних слоях магнитосферы Земли или в космическом пространстве.
Целью изобретения является достижение технического результата, состоящего в создании эффективной двигательной системы и системы управления полетом на основании использования вращающегося тела с дискообразным корпусом, имеющего привод, преимущественно от гиромаховичной системы.
Данный технический результат достигается тем, что в известном ЛА, содержащем корпус, установленную в корпусе подвижную массу, снабженную приводом вращения относительно корпуса, энергодвига- тельную систему, включающую источник питания и устройство создания пространственно-неоднородного магнитного поля с помощью установленных внутри корпуса магнитов, а также вспомогательные системы, корпус выполнен в виде соосных жестко связанных верхнего и нижнего сбалансированных дисков с гладкой внешней поверхностью, установлены магниты в нижнем диске и объединены с корпусом как с магнитопроводом, обеспечивающим в плоскости наружной стенки диска волнистую структуру магнитного поля, а подвижная масса выполнена в виде маховика, связанного с корпусом посредством исполнительных элементов силовой многостепенной гиромаховичной системы и энергорекуперативного устройства.
На фиг. 1 представлена конструктивная схема ЛА, вид в разрезе в одной из вертикальных плоскостей симметрии; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - развертка донной части корпуса ЛА с характеристикой напряженности магнитного поля ДУ вдоль окружностей "а" и "б" по фиг. 2; на фиг. 4 - модель опытного образца ЛА согласно изобретению.
ЛА (фиг. 1) содержит дискообразный корпус 1 играющий роль рабочего элемента энергодвигательной системы (в качестве магнитопровода) и одновременно являющийся цельной герметичной конструкцией. Корпус конструктивно объединен с магнитами (соленоидами) 2, также являющимися элементами энергодвигательной системы. Соосно с корпусом установлен супермаховик 3 в герметичной камере 4. Кинематическая связь супермаховика с корпусом осуществляется через магнитную муфту 5 сцепления рекуперативного маховика 6, а также посредством магнитной муфты сцепления 7, исключающей включение рекуперативного маховика.
Для управления наклоном супермаховика с камерой в двух взаимно перпендикулярных плоскостях служит подъемный механизм 8. Батареи постоянного электрического тока помещены в отсеке 9. Пункт управления системами и механизмами ЛА расположен в экранированной кабине 10. Для проникновения внутрь ЛА служит проем 11, оборудованный герметичным люком.
Для запуска аппарата предусмотрен оборудованный старт, представляющий собой опорную конструкцию для фиксации ЛА в исходном положении (как показано на фиг. 1) и создания пускового вращения корпуса ЛА. Пусковое вращение осуществляется с помощью бесконтактных электромагнитных двигателей, установленных на опорной конструкции старта по окружности относительно наружной кромки корпуса ЛА. В состав оборудования старта могут входить аппаратура для ионизации воздуха (ИВ) в районе старта, станция сжижения гелия (ССГ) с Т-4К для пусковой заправки системы криостатов ЛА, станция радиотелеметрической связи и управления ЛА.
Модель (см. фиг. 4) содержит корпус 12, инерционный диск 13, постоянные магниты 14 (5 шт.), сплав ЮНДК массой 48 г (1 шт.), подшипник 15 качения, стопорную гайку 16. Общая масса модели 720 г, основной материал - Ст.5.
Средства и условия проведения испытаний модели следующие: запуск модели ЛА был осуществлен в июле 1991 г. с крыши девятиэтажного дома при естественной ионизации воздуха. Пусковое вращение корпуса модели сообщалось от электродвигателя мощностью 200 Вт с пусковыми оборотами 2000-2400 об/мин.
ЛА работает следующим образом.
В соответствии с функциональным назначением перечисленного оборудования старта последовательность операций по запуску ЛА следующая:
установка ЛА на старте с проверкой баланса массы;
заправка системы криостатов жидким гелием;
проверка работы всех бортовых систем и механизмов;
герметизация корпуса ЛА;
включение аппаратуры ИВ, время работы 20 мин;
включение cиcтемы пуcкового вращения ЛА;
включение двигательной системы ЛА и пуск.
установка ЛА на старте с проверкой баланса массы;
заправка системы криостатов жидким гелием;
проверка работы всех бортовых систем и механизмов;
герметизация корпуса ЛА;
включение аппаратуры ИВ, время работы 20 мин;
включение cиcтемы пуcкового вращения ЛА;
включение двигательной системы ЛА и пуск.
Механизм электромагнитного взаимодействия вращающегося магнитного поля с частицами среды, в результате которого возникает подъемная сила известного ЛА. Для рассматриваемого ЛА этот механизм имеет отличие в структуре и параметрах взаимодействующего бортового магнитного поля.
Для понимания физики отмеченного процесса на фиг. 3 приведена развертка донной части нижнего диска корпуса по радиусам "а" и "б", на которых показана волнистая структура напряженности магнитного поля. Волнистый характер бортового магнитного поля объясняется герметическим расположением соленоидов в нижнем диске корпуса. При вращении ЛА волнистое поле взаимодействует с частицами среды, обладающими магнитным моментом, в результате чего наблюдается механизм взаимного "отталкивания" и возникновения нормальной составляющей силы к плоскости вращения ЛА, которая в нижних слоях магнитосферы Земли может иметь следующий обобщенный вид:
F = (1,5-3)М˙g, где М - масса ЛА;
g - ускорение свободного падения.
F = (1,5-3)М˙g, где М - масса ЛА;
g - ускорение свободного падения.
Существенной особенностью отмеченного взаимодействия, предусмотренной в конструкции рассматриваемого ЛА, является обеспечение энергообмена между бортовым магнитным полем и частицами среды как в прямом, так и в обратном направлениях, т. е. магнитное поле ЛА (соответственно и корпус) получает ускорение вращения при определенных энергетических уровнях частиц. Эффективность данного энергообмена определяется такими показателями, как геометрические размеры (диаметр) ЛА, параметры бортового магнитного поля, начальные параметры движения ЛА (на определенном отрезке траектории), а также энергетический уровень и концентрация частиц плазменной среды. В зависимости от величины перечисленных параметров степень эффективности указанного энергообмена может быть выражена общим коэффициентом, принимающим значения 0,16-0,35 (рассчитан теоретически).
Управление полетом ЛА осуществляется с помощью силовой гиромаховичной системы. Отдельные управляемые маневры ЛА выполняются посредством следующих операций по управлению полетом
а) запуск ЛА со старта - корпус получает пусковые обороты, включается муфта 6, маховик, имея силовую связь с корпусом, получает одинаковое количество оборотов, включается питание системы соленоидов, происходит вертикальный взлет;
б) изменение скорости полета - включается муфта 7, осуществляются отбор или отдача вращательной энергии с маховика на корпус, соответственно изменяется интенсивность (направление) внешнего взаимодействия корпусного магнитного поля со средой, а также скорость полета;
в) изменение направления полетом - включается механизм 8, работающий автономно в одной из перпендикулярных плоскостей, в результате этого возникает момент прецессии гиромаховичной системы, что вызывает изменение положения вертикальной оси ЛА в пространстве, соответственно изменяется направление полета;
г) посадка ЛА - поочередно работают механизм 8 и муфта 7 до полной остановки вращения корпуса (после приземления ЛА).
а) запуск ЛА со старта - корпус получает пусковые обороты, включается муфта 6, маховик, имея силовую связь с корпусом, получает одинаковое количество оборотов, включается питание системы соленоидов, происходит вертикальный взлет;
б) изменение скорости полета - включается муфта 7, осуществляются отбор или отдача вращательной энергии с маховика на корпус, соответственно изменяется интенсивность (направление) внешнего взаимодействия корпусного магнитного поля со средой, а также скорость полета;
в) изменение направления полетом - включается механизм 8, работающий автономно в одной из перпендикулярных плоскостей, в результате этого возникает момент прецессии гиромаховичной системы, что вызывает изменение положения вертикальной оси ЛА в пространстве, соответственно изменяется направление полета;
г) посадка ЛА - поочередно работают механизм 8 и муфта 7 до полной остановки вращения корпуса (после приземления ЛА).
Для обеспечения функционирования гиромаховичной системы в общей системе ЛА необходимо соблюдение следующих конструктивных требований:
соосная сбалансированность с корпусом ЛА,
блокировка максимальных оборотов супермаховика (не превышающие предельно-допустимые),
допускаемое соотношение моментов инерции корпуса и супермаховика определяется выражением М = 2-4 Мм.
соосная сбалансированность с корпусом ЛА,
блокировка максимальных оборотов супермаховика (не превышающие предельно-допустимые),
допускаемое соотношение моментов инерции корпуса и супермаховика определяется выражением М = 2-4 Мм.
Для экономического расходования электроэнергии батарей при питании соленоидов двигательной системы ЛА в конструкции соленоидов предусмотрено использование сверхпроводящего оборудования с устройством автономных криостатов, заправляемых жидким гелием (непосредственно перед стартом). После запуска и выхода ЛА в космическое пространство регулирование температурного режима соленоидов осуществляется с помощью пассивной системы терморегулирования.
Результаты испытаний модели следующие.
После раскручивания и отрыва модели от старта был зафиксирован (визуально) плавный подъем на высоту 1,2-1,5 м с кратковременным зависанием. Затем последовал ускоренный подъем модели вертикально вверх до полной потери ее видимости. Общее время наблюдаемого полета 10-15 с.
Хотя недостаток проведенных испытаний и заключался в непроведении измерений параметров модели и среды в связи с отсутствием технических средств, тем не менее качественная оценка динамики полета модели позволяет предположить, что подъемная сила ЛА рассмотренной конструкции имеет механизм (кроме описанного выше), связанный с магнитогравитационным эффектом, использующим центробежное поле корпуса или маховика.
Claims (1)
- ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ ДЛЯ ОКОЛОЗЕМНЫХ И КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ, содержащий корпус, установленную в корпусе подвижную массу, снабженную приводом вращения относительно корпуса, энергодвигательную систему, включающую в себя источник питания и устройство создания пространственно-неоднородного магнитного поля с помощью установленных в корпусе магнитов, а также вспомогательные системы, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде соосных жестко связанных верхнего и нижнего сбалансированных дисков с гладкой внешней поверхностью, магниты установлены в нижнем диске и объединены с корпусом как с магнитопроводом, обеспечивающим в плоскости наружной стенки диска волнистую структуру магнитного поля, а подвижная масса выполнена в виде маховика, связанного с корпусом посредством исполнительных элементов силовой многостепенной гиромаховичной системы и энергорекуперативного устройства.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5015226 RU2030339C1 (ru) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | Летательный аппарат для околоземных и космических полетов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5015226 RU2030339C1 (ru) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | Летательный аппарат для околоземных и космических полетов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2030339C1 true RU2030339C1 (ru) | 1995-03-10 |
Family
ID=21590891
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5015226 RU2030339C1 (ru) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | Летательный аппарат для околоземных и космических полетов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2030339C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102092254A (zh) * | 2011-01-09 | 2011-06-15 | 黄汉洲 | 电磁飞车 |
-
1991
- 1991-12-20 RU SU5015226 patent/RU2030339C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Экспресс-информация. Астронавтика и ракетодинамика, N 39//М, ВИНИТИ, 1981, с.15, 23. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102092254A (zh) * | 2011-01-09 | 2011-06-15 | 黄汉洲 | 电磁飞车 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3225541B1 (en) | Weight-shifting coaxial helicopter | |
US10293957B2 (en) | Rotary wing unmanned aerial vehicle and pneumatic launcher | |
US7131613B2 (en) | High-altitude launching of rockets lifted by helium devices and platforms with rotatable wings | |
AU709234B2 (en) | Space launch vehicles configured as gliders and towed to launch altitude by conventional aircraft | |
US3199809A (en) | Circular wing flying craft | |
CN107158602A (zh) | 一种发射型灾难救援和灭火无人机 | |
WO1998030449A1 (en) | Space launch vehicles configured as gliders and towed to launch altitude by conventional aircraft | |
US20220144441A1 (en) | Electromagnetic gyroscopic stabilizing propulsion system method and apparatus | |
WO2023149132A1 (ja) | 打上方法、打上装置、加速方法、マスドライバ、輸送システム | |
US4618112A (en) | Spacecraft angular momentum stabilization system and method | |
EP0441205B1 (en) | Essentially passive method for inverting the orientation of a dual spin spacecraft | |
RU2030339C1 (ru) | Летательный аппарат для околоземных и космических полетов | |
Yin et al. | Technical progress in landing mechanisms for exploring small solar system bodies | |
Pheh et al. | SpICED: Design and control of a safe spherical blimp using coandă effect | |
US10954004B2 (en) | Energy extraction and storage, and propulsion systems for space vehicles | |
Fredrickson et al. | Application of the mini AERCam free flyer for orbital inspection | |
US20210074461A1 (en) | Impulse difference engine | |
Bogar et al. | Hypersonic Airplane Space Tether Orbital Launch (HASTOL) system-Interim study results | |
US11174046B2 (en) | System and method for rotating mass attitude control | |
CN207225642U (zh) | 多旋翼平衡飞行器及飞行设备 | |
US20190002098A1 (en) | Aircraft | |
CN2557422Y (zh) | 飞行器 | |
US6375124B1 (en) | Automatically-actuated cargo and personnel scooping apparatus with techniques for alleviating the effects of wind gusts | |
JP2021017224A (ja) | 打ち上げロケットを必要としない円盤型の宇宙船1と水素など使用するバルーン架台2の宇宙船打ち上げ用運搬船。 | |
GB2209832A (en) | Gyroscopic propulsion and levitation |