RU2059530C1

RU2059530C1 - Hybrid airship

Info

Publication number: RU2059530C1
Application number: RU92012238A
Authority: RU
Inventors: Александр Иосифович Филимонов
Original assignee: Александр Иосифович Филимонов
Priority date: 1992-12-14
Filing date: 1992-12-14
Publication date: 1996-05-10

Abstract

FIELD: aerostation; design of airships for transportation of superheavy cargoes and cargoes within loading gauge. SUBSTANCE: hybrid airship has disk-shaped case with central tunnel inside which streamlined body with main rotor in its upper portion is arranged. Streamlined body is secured to walls of tunnel by means of radial partitions of aerodynamic profile. Mounted at tunnel inlet are turnable doors and mounted at its outlet are control and stabilization members. Airship is provided with power plant with pusher propellers, air cushion touchdown members, pilot and passenger cabin, outer wing panels and tail unit with stabilizer located on two fins. Trailing edge of case and outer wing panels are provided with jet flaps; control jets are located on stabilizer and on outer wing panels. EFFECT: enhanced reliability. 2 cl, 10 dwg

Description

Гибридный дирижабль относится к летательным аппаратам со смешанным принципом полета и может быть использован для подъема и транспортировки по воздуху сверхтяжелых и крупногабаритных грузов. The hybrid airship refers to aircraft with a mixed flight principle and can be used to lift and transport superheavy and bulky cargo by air.

Известен дирижабль, содержащий корпус дискообразной формы с центровым тоннелем, силовую установку с маршевыми винтами и несущим винтом, размещенным в тоннеле, пилотские кабины (1). Недостатком данного дирижабля являются эксплуатационные свойства, так как он обладает плохой устойчивостью и управляемостью, особенно в горизонтальном полете. A known airship containing a disk-shaped body with a center tunnel, a power plant with marching propellers and a rotor located in the tunnel, pilot's cabs (1). The disadvantage of this airship is its operational properties, since it has poor stability and controllability, especially in horizontal flight.

Известен дирижабль, содержащий дискообразный корпус с центральным тоннелем, внутри которого установлено удобнообтекаемое тело с несущим винтом на его верхней части, скрепленное со стенками тоннеля радиальными перегородками аэродинамического профиля, пилотско-пассажирского и грузового кабины (2). There is a known airship containing a disk-shaped body with a central tunnel, inside of which is installed a streamlined body with a rotor on its upper part, fastened to the walls of the tunnel by radial partitions of an aerodynamic profile, a pilot-passenger and cargo cabin (2).

Недостатками данного дирижабля являются отсутствие достаточной устойчивости и управляемости как в полете, так и на земле, что приводит к ослаблению эксплуатационных свойств дирижабля. The disadvantages of this airship are the lack of sufficient stability and controllability both in flight and on the ground, which leads to a weakening of the operational properties of the airship.

Для того, чтобы улучшить эксплуатационные свойства дирижабля, его нужно снабдить силовой установкой с толкающими винтами, органами приземления на воздушной подушке, поворотными створками, установленными на входе в центральный тоннель, органами управления и стабилизации, установленными на выходе из центрального тоннеля. Крыльевые консоли и хвостовые оперения со стабилизатором установлены на задней части корпуса, при этом стабилизатор размещен по крайней мере на двух килях. Задняя кромка дискообразного корпуса и крыльевых консолей снабжена струйными закрылками. Струйные рули размещены на стабилизаторе и крыльевых консолях. In order to improve the operational properties of the airship, it must be equipped with a propulsion system with pushing screws, hovercraft, rotary flaps installed at the entrance to the central tunnel, and controls and stabilization installed at the exit of the central tunnel. Wing consoles and tail units with a stabilizer are installed on the rear of the hull, while the stabilizer is placed on at least two keels. The trailing edge of the disk-shaped body and wing consoles is equipped with jet flaps. Inkjet rudders are placed on the stabilizer and wing consoles.

Кроме того дирижабль дополнительно снабжен органами приземления в виде колесно лыжных опор или других комбинированных опор высокой проходимости. Опоры установлены на нижней поверхностях пилотско-пассажирской кабины и дискообразного корпуса. In addition, the airship is additionally equipped with touchdown bodies in the form of wheel-ski supports or other combined cross-country supports. The supports are mounted on the lower surfaces of the pilot-passenger cabin and disk-shaped body.

На фиг.1 изображен гибридный дирижабль, вид сбоку; на фиг.2 дирижабль в плане; на фиг.3 то же, вид спереди; на фиг.4 разрез А-А на фиг.2; на фиг.5 вид по стрелке А на фиг.2; на фиг.6 разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.7 передняя колесно-лыжная опора; на фиг.8 вид по стрелке Б на фиг.7; на фиг.9 задняя колесно-лыжная опора; на фиг.10 вид по стрелке В на фиг.9. Figure 1 shows a hybrid airship, side view; figure 2 airship in plan; figure 3 is the same front view; in Fig.4 a section aa in Fig.2; figure 5 is a view along arrow A in figure 2; Fig.6 section BB in Fig.2; Fig.7 front wheel-ski support; on Fig a view along arrow B in Fig.7; Fig.9 rear wheel-ski support; figure 10 view along arrow B in figure 9.

Гибридный дирижабль содержит дискообразный корпус 1 с центральным тоннелем 2, в котором установлены поворотные створки 3 на входе, органы управления и стабилизации 4 на выходе, а внутри удобообтекаемое тело 5 с несущим винтом 6 на его верхней части, скрепленное со стенками тоннеля радиальными перегородками 7 аэродинамического профиля, силовую установку с толкающими винтами 8, пилотско-пассажирскую кабину 9 и грузовую кабину 10, органы приземления на воздушной подушке в виде торового баллона 11 и колесно-лыжных опор 12 и 13, крыльевые консоли 14 (фиг.2) с расположенными на их концах струйными поперечными рулями 15 (фиг.2), хвостовое оперение с двумя килями 16 (фиг. 1 и 2) и стабилизатором 17 со струйным продольным рулем 18 (фиг. 2). Струйные закрылки 19 расположены на задней кромке дискообразной корпуса 1 и крыльевых консолях 14. Струйный закрылок 19 (фиг.6) представляет ряд щелей, выполненных в задней кромке дискообразного корпуса 1 и крыльевых консолей 14 под определенным углом к горизонтальной плоскости корпуса 1 и соединенных с внутренними полостями корпуса 1 и крыльевых консолей 14. Полость корпуса 1 соединена с тоннелем 2 через воздухозаборники 20 (фиг.2), расположенные в верхней части радиальных перегородок или стенках тоннеля. The hybrid airship contains a disk-shaped body 1 with a central tunnel 2, in which rotary shutters 3 are installed at the inlet, controls and stabilization 4 at the outlet, and inside a streamlined body 5 with a rotor 6 at its upper part, fastened to the walls of the tunnel by radial baffles 7 of the aerodynamic profile, propulsion system with pushing screws 8, pilot-passenger cabin 9 and cargo compartment 10, hovercraft landing bodies in the form of a torus balloon 11 and wheel-ski supports 12 and 13, wing consoles 14 (fi .2) with their ends located at the transverse jet rudder 15 (Figure 2) the tail with two keels 16 (FIGS. 1 and 2) and with a jet stabilizer 17 longitudinal wheel 18 (FIG. 2). The jet flaps 19 are located on the trailing edge of the disk-shaped body 1 and the wing consoles 14. The jet flap 19 (FIG. 6) represents a series of slots made in the trailing edge of the disk-shaped body 1 and the wing consoles 14 at a certain angle to the horizontal plane of the body 1 and connected to the inner the cavities of the housing 1 and the wing consoles 14. The cavity of the housing 1 is connected to the tunnel 2 through the air intakes 20 (figure 2) located in the upper part of the radial partitions or walls of the tunnel.

В полости дискообразного корпуса 1 размещены баллоны 29 с газом легче воздуха для создания аэростатической составляющей подъемной силы (фиг.1 и 2). In the cavity of the disk-shaped body 1, cylinders 29 with gas lighter than air are placed to create an aerostatic component of the lifting force (FIGS. 1 and 2).

Струйные рули поперечного 15 (фиг.4) и продольного 18 (фиг.4) управления и стабилизации выполнены в виде ряда отверстий на нижней и верхней поверхностях соответственно крыльевым консолям и стабилизатору 17, содержат поворотные заслонки 21 (фиг.4), скрепленные тягами 22 (фиг.4) с аэродинамической рулевой поверхностью 23 и 24 (элероном и рулем высоты) с одной стороны, а с другой с приводами 25. The jet rudders of the transverse 15 (Fig. 4) and longitudinal 18 (Fig. 4) control and stabilization are made in the form of a series of holes on the lower and upper surfaces, respectively, of the wing consoles and the stabilizer 17, contain rotary shutters 21 (Fig. 4), fastened by rods 22 (figure 4) with an aerodynamic steering surface 23 and 24 (aileron and elevator) on the one hand, and on the other with drives 25.

Колесно-лыжные опоры 12 и 13 (в количестве 3-х и более штук) закреплены на нижних поверхностях пилотско-+пассажирской кабины и дискообразного корпуса. Все опоры впереди имеют шарниры 26 (фиг.7), а сзади опираются на амортизаторы 27 (фиг. 7). Колеса 28 передней опоры 13 (фиг.7) выполнены поворотными, самоориентирующимися и управляемыми. Колеса 28 задних опор 12 (фиг.9) выполнены тормозными. Колеса 28 задних опор 12 (фиг.9) выполнены тормозными. В полости дискообразного корпуса 1 размещены баллоны 29 с газом легче воздуха для создания аэростатической составляющей подъемной силы. Wheel-ski supports 12 and 13 (in the amount of 3 or more pieces) are fixed on the lower surfaces of the pilot + passenger cabin and disk-shaped body. All supports in front have hinges 26 (Fig. 7), and at the back they are supported by shock absorbers 27 (Fig. 7). The wheels 28 of the front support 13 (Fig.7) are made rotary, self-orientating and controllable. The wheels 28 of the rear supports 12 (Fig.9) are made brake. The wheels 28 of the rear supports 12 (Fig.9) are made brake. In the cavity of the disk-shaped body 1, cylinders 29 with gas lighter than air are placed to create an aerostatic component of the lifting force.

Перед полетом дирижабля включается несущий винт 6 при открытых створках 3 на входе в тоннель 2, воздух от винта 6 нагнетается через воздухозаборники 20 в полость дискообразного корпуса 1 и полости крыльевых консолей 14 и стабилизатора 17, откуда он выдувается через щели струйного закрылка 19 и струйные рули 15, 18 при открытых заслонках 21. При этом благодаря тягам 22 обеспечивается синхронная работа заслонки и рулей 23, 24 (фиг.4). На вертикальном взлете (посадке), зависании и малых скоростях горизонтального полета струйные рули (15, 18) обеспечивают поперечное и продольное управления и стабилизацию за счет образования соответствующих поперечных и продольных моментов. Струйный закрылок 19 значительно повышает подъемную силу с уменьшением аэродинамического сопротивления и продольного момента, особенно на больших горизонтальных скоростях. При этом суммарная подъемная сила на вертикальном взлете и зависании образуется за счет баллонов 29 с газом легче воздуха и несущего винта 6, а при горизонтальном движении добавляется аэродинамическая подъемная сила от крыльевых консолей 14 и дискообразного корпуса 1. Before the flight of the airship, the main rotor 6 is turned on with open leaves 3 at the entrance to the tunnel 2, the air from the rotor 6 is pumped through the air intakes 20 into the cavity of the disk-shaped body 1 and the cavity of the wing consoles 14 and the stabilizer 17, from where it is blown through the slots of the jet flap 19 and the jet rudders 15, 18 with open shutters 21. In this case, due to the rods 22, synchronized operation of the shutter and rudders 23, 24 is ensured (Fig. 4). On vertical take-off (landing), hovering and low speeds of horizontal flight, the jet rudders (15, 18) provide lateral and longitudinal control and stabilization due to the formation of the corresponding transverse and longitudinal moments. The jet flap 19 significantly increases the lifting force with a decrease in aerodynamic drag and longitudinal moment, especially at high horizontal speeds. In this case, the total lifting force on vertical take-off and hovering is formed due to cylinders 29 with gas lighter than air and the rotor 6, and with horizontal movement, aerodynamic lifting force from the wing consoles 14 and the disk-shaped body 1 is added.

В горизонтальном полете привод (не показан) несущего винта отключается, а винт 6 переводится в режим самовращения от набегающего через открытые створки воздушного потока, который также обеспечивает через воздухозаборники нагнетание полостей корпуса 1 и крыльевых консолей 14 и стабилизатора 17. При взлете вначале от поверхности открывается торовый баллон 11 с образованием воздушной подушки, колесно-лыжные опоры 12 и 13 до определенной высоты взлета за счет обратного хода амортизаторов 27 контактируют с поверхностью, обеспечивая сцепление с ней. Причем, задние колесно-лыжные опоры 12 за счет тормозов (не показано) колес исключают движение на колесах от действия ветра или по наклонной поверхности, если она твердая. Если поверхность слабонесущая (болото, снег), то одновременно контактируют с поверхностью и колеса, и лыжи, исключая любое движение. При движении по ВПП на воздушной подушке колеса задних опор растормаживаются, при этом все опоры контактируют с ВПП, исключая неустойчивое движение, особенно при боковом ветре и неровной ВПП. Размещение стабилизатора на двух и более килях уменьшает боковую наветренную поверхность дирижабля, что снижает боковую парусность и путевой момент, и соответственно затраты мощности на управление и стабилизацию. In horizontal flight, the rotor drive (not shown) of the rotor is turned off, and the rotor 6 is switched to self-rotation mode from the air flow that rushes through the open flaps, which also ensures the injection of the cavities of the body 1 and the wing consoles 14 and the stabilizer 17 through the air intakes. torus balloon 11 with the formation of an air cushion, wheel-ski supports 12 and 13 to a certain take-off height due to the return stroke of the shock absorbers 27 are in contact with the surface, providing traction with . Moreover, the rear wheel-ski supports 12 due to brakes (not shown) of the wheels exclude movement on wheels from the action of the wind or on an inclined surface, if it is solid. If the surface is weakly bearing (swamp, snow), then both wheels and skis are in contact with the surface, excluding any movement. When driving along the runway with an air cushion, the wheels of the rear supports are braked, while all the bearings are in contact with the runway, excluding unstable movement, especially in crosswinds and uneven runways. Placing the stabilizer on two or more keels reduces the lateral windward surface of the airship, which reduces lateral windage and ground moment, and, accordingly, the power consumption for control and stabilization.

Размещение струйного закрылка на задней кромке корпуса и крыльевых консолей исключает отрыв пограничного слоя, особенно на корпусе, что приводит к снижению аэродинамического лобового сопротивления, продольного момента, повышению аэродинамической подъемной силы и, в конечном итоге, к улучшению продольной устойчивости и управляемости. Размещение поперечного руля на концах крыльевых консолей и продольного струйного руля на стабилизаторе снижает затраты мощности из-за большего плеча управляющих сил и улучшает поперечную и продольную управляемость и стабилизацию, особенно на взлетно-посадочных режимах полета. Placing the jet flap on the trailing edge of the hull and wing consoles eliminates tearing of the boundary layer, especially on the hull, which leads to a decrease in aerodynamic drag, longitudinal moment, an increase in aerodynamic lift and, ultimately, an improvement in longitudinal stability and controllability. Placing the transverse rudder at the ends of the wing consoles and the longitudinal jet rudder on the stabilizer reduces power costs due to the greater control arm and improves lateral and longitudinal controllability and stabilization, especially in take-off and landing flight modes.

Размещение колесно-лыжных опор на нижних поверхностях пилотско-пассажирской кабины и корпуса обеспечивает сцепление с ВПП при посадке и взлете с воздушной подушки, исключая неустойчивое движение, особенно при боковом ветре и неровной ВПП. The placement of wheel-ski supports on the lower surfaces of the pilot-passenger cabin and hull provides grip with the runway during landing and take-off from the air cushion, eliminating unstable movement, especially in crosswinds and uneven runways.

Claims

1. A hybrid airship containing a disk-shaped body with a central tunnel, inside which is installed a streamlined body with a rotor on its upper part, fastened to the walls of the tunnel by radial partitions of an aerodynamic profile, a pilot-passenger and cargo cabin, characterized in that it is equipped with a power plant with pushing screws, hovercraft, pivoting sash installed at the entrance to the central tunnel, control and stabilization controls installed at the exit An ode from the central tunnel, with wing consoles and a tail unit with a stabilizer on the rear of the hull, while the stabilizer is placed on at least two keels, the rear edge of the disk-shaped body and wing consoles is equipped with jet flaps, and on the stabilizer and wing consoles there are jet rudders.

2. The airship according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with landing bodies in the form of wheel-ski supports mounted on the lower surfaces of the pilot-passenger cabin and disk-shaped body.