RU2305649C2 - Способ создания подъемной силы летательному аппарату вертикального взлета - Google Patents

Abstract

Способ создания подъемной силы летательному аппарату характеризуется тем, что с помощью рабочего колеса центростремительного вентилятора захватывают воздух с верхней поверхности крыла и направляют с помощью рабочего колеса центробежного вентилятора воздушный поток под нижнюю поверхность крыла. Воздушный поток, создаваемый в радиальном направлении относительно кольцевого крыла, имеющего асимметричный профиль, создает подъемную силу из-за разности давлений на нижней и верхней поверхностях крыла. Технический результат - повышение эффективности создания подъемной силы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Предлагаемое изобретение относится к авиатехнике и может быть применено при создании высокоэкономичных и маневренных летательных аппаратов.

Известен реактивный способ создания подъемной силы летательному аппарату, в котором создают реактивную воздушную ("летающая тарелка" ж.Техника-молодежи, №11, с.4) или газовую (ракета) струю, которая за счет своей кинетической энергии двигает аппарат вверх. Однако такой способ является малоэкономичным.

Известен способ создания подъемной силы, в котором вращают два или более крыла-лопасти симметричного аэродинамического профиля, расположенные под углом атаки к плоскости вращения Набегающий поток воздуха давит на крыло-лопасть с силой, перпендикулярной к нижней его плоскости. Эта сила разлагается на две составляющие: силу лобового сопротивления и подъемную силу (А.С.Иванов, А.Т.Проказа "Мир механики и техники", Москва, Просвещение, 1993 г., с.183). Этот способ позволяет создать высокоманевренные летательные аппараты - вертолеты, однако вопросы экономичности решены не достаточно.

Известен способ создания подъемной силы, в котором крыло асимметричного аэродинамического профиля перемещают в воздушном пространстве под углом атаки к плоскости перемещения. Подъемная сила возникает по двум причинам: из-за асимметричности профиля крыла и из-за положительного угла атаки. Асимметричность крыла заключается в том, что верхняя часть крыла выпуклая, а нижняя - плоская. В соответствии с принципом неразрывности струи газа (воздуха) набегающего на крыло, верхняя часть струи будет обтекать выпуклую сторону крыла, имеющую более длинный путь, с большей скоростью, чем нижняя часть струи, будет обтекать плоскую сторону крыла. По закону Бернулли давление газа больше там, где скорость меньшая. Вторая причина возникновения подъемной силы такая же как у лопастей вертолета: набегающий поток воздуха давит на крыло с силой, перпендикулярной к нижней его плоскости, которая разлагается на силу лобового сопротивления и подъемную силу ("Мир механики и техники", с.184). Этот способ позволяет создать высокоэкономичные летательные аппараты - самолеты, однако маневренность самолетов ограничена. Самолет для поддержания равновесия между подъемной силой и силой тяжести должен постоянно двигаться со скоростью, превышающей минимально возможную.

Известен способ создания подъемной силы (заявка №2000101530, опубликована 10.11.2001 г.), в котором крыло аэродинамического профиля выполняют в форме конусного кольца, усеченная вершина конуса которого направлена вверх, и угол конусности которого соответствует углу атаки. В центральной части крыла создают равномерный радиально в горизонтальном направлении и по высоте крыла воздушный поток с помощью центробежного вентилятора. Воздушный поток, создаваемый в центре конусного кольцевого крыла, имеющего асимметричный профиль, попадая на крыло, создает подъемную силу по тем же причинам, что на крыле самолета, т.е. по двум причинам: из-за асимметричности профиля крыла и из-за положительного угла атаки. В соответствии с принципом неразрывности струи газа (воздуха), набегающего на крыло, верхняя часть струи будет обтекать выпуклую сторону крыла, имеющую более длинный путь, с большей скоростью, чем нижняя часть струи, будет обтекать плоскую сторону крыла. По закону Бернулли давление газа больше там, где скорость меньшая. По второй причине возникновение подъемной силы следующее: создаваемый поток воздуха давит на крыло с силой, перпендикулярной к нижней его плоскости, которая разлагается на силу лобового сопротивления и подъемную силу. Этот способ позволяет создать летательные аппараты вертикального взлета, однако их горизонтальная устойчивость ограничена.

Известен способ создания подъемной силы (патент №2089458 RU), в котором крыло аэродинамического профиля выполняют в форме конусного кольца, усеченная вершина конуса которого направлена вниз. В центральной части крыла создают равномерный в вертикальном направлении воздушный поток с помощью осевого вентилятора. Вертикальный воздушный поток, создаваемый в центре конусного кольцевого крыла, имеющего асимметричный профиль, создает подъемную силу по тем же причинам, что на крыле самолета, т.е. из-за асимметричности профиля крыла. Способ создания подъемной силы перемещением воздуха по отношению к асимметричному крылу взят за прототип Этот способ позволяет создать летательные аппараты вертикального взлета, обладающие хорошей горизонтальной устойчивостью, однако здесь имеет место неэффективное использование площади крыла для создания подъемной силы.

Техническая задача изобретения состоит в повышении эффективности создания подъемной силы на кольцевом крыле и одновременном обеспечении горизонтальной устойчивости летательного аппарата.

Указанный технический результат достигается тем, что над частью верхней поверхности крыла располагают рабочее колесо центростремительного вентилятора, лопатки которого с верхней стороны ограничивают плоской или конусообразной поверхностью, а с нижней стороны располагают в непосредственной близости от верхней конусообразной части поверхности крыла, а под частью нижней поверхности крыла располагают рабочее колесо центробежного вентилятора, лопатки которого с верхней стороны располагают в непосредственной близости от нижней поверхности крыла, а с нижней стороны ограничивают плоской или конусообразной поверхностью, размещают рабочие колеса центростремительного и центробежного вентиляторов на одном валу, при этом совмещают камеру повышенного давления центростремительного вентилятора с камерой пониженного давления центробежного вентилятора, вращают вал, чем обеспечивают захват воздуха с верхней поверхности крыла и подачу его через общую камеру под нижнюю поверхность крыла.

Отличие от прототипа заключается в новой форме взаимодействия крыла и воздушного потока, в которой с помощью рабочего колеса центростремительного вентилятора захватывают воздух с верхней поверхности крыла и направляют с помощью рабочего колеса центробежного вентилятора воздушный поток под нижнюю поверхность крыла. Это обуславливает соответствие технического решения критерию "новизна".

Воздушный поток, создаваемый относительно кольцевого крыла, создает подъемную силу из-за создаваемой разности давлений между нижней и верхней поверхностями крыла.

На чертеже представлена схема создания подъемной силы. Над верхней поверхностью кольцевого крыла (1), имеющего асимметричный профиль, создают пониженное давление воздуха с помощью рабочего колеса центростремительного вентилятора (2), лопатки (3) которого с верхней стороны ограничивают плоской или конусообразной поверхностью (4), а с нижней стороны располагают в непосредственной близости от верхней конусообразной части поверхности крыла (1). Под нижней поверхностью крыла (1) создают повышенное давление с помощью рабочего колеса центробежного вентилятора (5), лопатки (6) которого с верхней стороны располагают в непосредственной близости от нижней поверхности крыла, а с нижней стороны ограничивают плоской или конусообразной поверхностью (7). Камеру повышенного давления (8) центростремительного вентилятора объединяют с камерой (9) пониженного давления центробежного вентилятора. Колеса (2) и (5) располагают на одном валу (10), который вращают двигателем (11). От двигателя (11) вращают также толкающий или тянущий винт движителя (12).

Способ реализуется следующим образом: с помощью двигателя (11) вращают вал (10), на котором закреплены рабочие колеса центростремительного (2) и центробежного (5) вентиляторов, создают с помощью лопаток (3) колеса (2) разряжение воздуха над верхней поверхностью кольцевого крыла (1) и повышенное давление в камере (8)-(9), создают с помощью лопаток (6) колеса (5) разряжение в камере (8)-(9) и повышенное давление под нижней поверхностью крыла (1) и этим создают разность давлений между нижней и верхней поверхностями крыла, а значит и подъемную силу.

Для большего повышения эффективности создания разности давлений нижнюю поверхность крыла (1) выполняют вогнутой или совсем удаляют.

Перемещение крыла в горизонтальном направлении может быть организовано маршевым движителем (12).

Летательный аппарат может быть выполнен путем разнесения двух или более кольцевых крыльев относительно корпуса, тогда перемещение летательного аппарата в горизонтальном направлении можно осуществить также маршевым движителем.

Claims (2)

1. Способ создания подъемной силы летательному аппарату вертикального взлета, в котором крыло аэродинамического сечения выполняют в форме кольца, в котором верхнюю поверхность выполняют выпуклой, а нижнюю - плоской, в центральной части которого создают равномерный поток воздуха, который обтекает верхнюю и нижнюю поверхности крыла, чем обеспечивают разность давлений между верхней и нижней поверхностями крыла, отличающийся тем, что над частью верхней поверхности крыла располагают рабочее колесо центростремительного вентилятора, лопатки которого с верхней стороны ограничивают плоской или конусообразной поверхностью, а с нижней стороны располагают в непосредственной близости от верхней поверхности крыла, под частью нижней поверхности крыла располагают рабочее колесо центробежного вентилятора, лопатки которого с верхней стороны расположены в непосредственной близости от нижней поверхности крыла, а с нижней стороны ограничивают плоской или конусообразной поверхностью, размещают колеса центростремительного и центробежного вентиляторов на одном валу, при этом совмещают камеру повышенного давления центростремительного вентилятора с камерой пониженного давления центробежного вентилятора, вращают вал, чем обеспечивают захват воздуха с верхней поверхности крыла и подачу его через общую камеру под нижнюю поверхность крыла.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нижнюю поверхность крыла выполняют вогнутой.