RU2320518C1 - Транспортный самолет - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к конструкциям транспортных самолетов. Самолет содержит фюзеляж, правую и левую консоли крыла, поршневой двигатель, воздушный винт, посадочное шасси, хвостовое оперение, механизмы управления. На каждой консоли крыла установлено по одному ионному двигателю, расположенному по всему размаху консоли крыла. Все электроды ионных двигателей через коммутирующие устройства соединены с ядерными батареями, а рабочим телом ионных двигателей является атмосферный воздух. Техническим результатом является увеличение скорости обтекания воздушным потоком верхней поверхности консоли крыла и, следовательно, повышение подъемной силы. 13 ил.

Description

Изобретение относится к области авиации и может найти применение в качестве летательного аппарата.

Известен французский учебно-тренировочный самолет CAP 10B, выполненный по схеме низкоплана, содержащий фюзеляж, правую и левую консоли крыла, прикрепленные к фюзеляжу, имеющие элероны, вертикальный и горизонтальные стабилизаторы, расположенные в хвостовой части и имеющие соответственно руль направления и рули высоты, поршневой двигатель, размещенный в передней части фюзеляжа, воздушный винт с постоянным углом установки лопастей, механически соединенный с двигателем, посадочное шасси с хвостовым колесом, механизмы управления. Экипаж 2 чел., максимальная скорость 270 км/час, полетная масса 830 кг, дальность полета 1200 км, потолок 5000 м, мощность двигателя 180 л.с. (Составители: Ю.В.Гордиенко, В.П.Морозов, А.С.Прибылов, Военная авиация, кн.2, изд.2, М., ООО "Попурри", 2000, с.132-133).

Недостатками известного французского самолета CAP 10B являются небольшая скорость, малая грузоподъемность, недостаточная мощность двигателя.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией самолета.

Известен также швейцарский самолет PC-7 "Турбо-трейнер", содержащий фюзеляж, правую и левую консоли крыла с элеронами, вертикальный стабилизатор с форкилем и рулем направления, два горизонтальных стабилизатора с общим рулем высоты, поршневой двигатель, расположенный в передней части фюзеляжа, воздушный винт, механически соединенный с двигателем, посадочное шасси с передним опорным колесом, механизмы управления. Экипаж 2 чел., максимальная скорость 411 км/час, потолок 9450 м, дальность полета 1047 км, максимальная взлетная масса 2700 кг, масса пустого самолета 1330 кг, полезная нагрузка 1000 кг, мощность двигателя 550 л.с. (Там же, с.172-173).

Известный швейцарский самолет PC-7 "Турбо-трейнер", как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату, принят за прототип.

Недостатки швейцарского самолета PC-7 "Турбо-трейнер", принятого за прототип, те же.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией самолета.

Целью настоящего изобретения является увеличение подъемной силы крыла самолета.

Указанная цель согласно изобретению обеспечивается тем, что верхняя поверхность каждой консоли крыла покрыта электроизоляционным материалом и на каждой из них установлен ионный двигатель, каждый из которых содержит ионизационную камеру, выполненную из электроизоляционного материала в форме цилиндрической коробки, размещенной внутри передней части профиля вдоль всего размаха консоли крыла и имеющей воздухозаборник, выходное сопло, выпускное отверстие которого открывается на верхнюю поверхность профиля консоли крыла и закрыто металлической решеткой, соединенной с источником электронов в форме пластины, установленной внутри средней части ионизационной камеры вдоль размаха консоли крыла, по краям которой в верхней и нижней частях ионизационной камеры, на некотором расстоянии от источника электронов размещены внутренние ускоряющие электроды, выполненные в форме прямоугольных пластин, расположенных вдоль размаха консоли крыла, кроме того, на верхней поверхности консоли крыла за металлической решеткой ионизационной камеры размещены наружные ускоряющие электроды, нижний из которых выполнен в форме пластины и запрессован в верхнюю поверхность профиля по всему размаху консоли крыла, а второй установлен симметрично первому, над ним, на некотором расстоянии от него и прикреплен к первому посредством металлических стержней, установленных рядами, и выполнен в форме металлической решетки, кроме того, позади наружных ускоряющих электродов установлен нейтрализатор, выполненный в форме прямоугольной пластины, запрессованной в верхнюю поверхность профиля по всему размаху консоли крыла и имеющей ребра, установленные параллельно продольной оси фюзеляжа, причем все электроды ионизационной камеры, наружные ускоряющие электроды и нейтрализатор посредством коммутирующих устройств электрически соединены с ядерными батареями, а рабочим телом обоих ионных двигателей является атмосферный воздух.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображен общий вид транспортного самолета, на фигуре 2 - вид на транспортный самолет спереди, на фигуре 3 - вид на транспортный самолет сверху, на фигуре 4 - вид сверху на правую консоль крыла, на фигуре 5 - вид снизу на правую консоль крыла, на фигуре 6 - вид спереди на левую консоль крыла, на фигуре 7 - вид на консоль крыла в разрезе, на фигуре 8 - вид сверху на наружные ускоряющие электроды, на фигуре 9 - вид сзади в разрезе на наружные ускоряющие электроды, на фигуре 10 - вид сверху на нейтрализатор, на фигуре 11 - вид сбоку на нейтрализатор в разрезе, на фигуре 12 - электрическая схема ионного двигателя, на фигуре 13 - устройство ядерной батареи.

Транспортный самолет содержит фюзеляж 1 с пилотской кабиной и грузовым отсеком, поршневой двигатель, расположенный в передней части фюзеляжа и механически соединенный с воздушным винтом 2. К фюзеляжу прикреплены правая 3 и левая 4 консоли крыла, имеющие концевые шайбы 5, 6. В задней части фюзеляжа закреплены вертикальный стабилизатор 7 с рулем направления 8 и два горизонтальных стабилизатора 9, 10, на которых установлены рули высоты 11, 12. К нижней части фюзеляжа прикреплены основное шасси 13 и переднее опорное колесо 14. На каждую консоль крыла установлено по одному ионному двигателю. Оба ионных двигателя одинаковы по конструкции. Верхняя поверхность каждой консоли крыла покрыта электроизоляционным материалом 15. Каждый ионный двигатель содержит ионизационную камеру 16, выполненную из электроизоляционного материала в форме цилиндрической коробки, размещенной внутри передней части профиля вдоль всего размаха консоли крыла. Она имеет воздухозаборник 17, выходное сопло 18, выпускное отверстие которого открывается на верхнюю поверхность консоли крыла и закрыто металлической решеткой 19, соединенной с источником электронов 20, который выполнен в форме пластины, установленной внутри средней части ионизационной камеры вдоль размаха консоли крыла. В верхней и нижней частях ионизационной камеры на некотором расстоянии от источника электронов установлены внутренние ускоряющие электроды 21, 22, выполненные в форме прямоугольных пластин и расположенные вдоль размаха консоли крыла. В тело ионизационной камеры впрессованы провода соленоида 23. На верхней поверхности консоли крыла за металлической решеткой ионизационной камеры размещены наружные ускоряющие электроды. Нижний наружный ускоряющий электрод 24 запрессован в верхнюю поверхность профиля по всему размаху консоли крыла. Верхний наружный ускоряющий электрод 25 выполнен в форме металлической решетки и установлен симметрично над нижним наружным электродом. Так как толщина пограничного слоя при движении самолета составляет 0,5-5,0 мм, то расстояние между наружными ускоряющими электродами не должно превышать 2 см. Верхний наружный ускоряющий электрод прикреплен к нижнему наружному ускоряющему электроду посредством металлических стержней 26, расположенных рядами. Позади наружных ускоряющих электродов установлен нейтрализатор, выполненный в форме прямоугольной пластины 27 по всему размаху консоли крыла и запрессованный в верхнюю поверхность профиля. Прямоугольная пластина сверху имеет ребра 28, установленные параллельно продольной оси фюзеляжа. Все внутренние электроды ионизационной камеры, наружные ускоряющие электроды и нейтрализатор посредством коммутирующих устройств 29, 30, 31, 32, 33 соединены с ядерными батареями 34. (О ионных (электрических) двигателях, см. Машиностроение, Терминологический словарь, ред. д.т.н. М.К.Усков, д.т.н. Э.Ф.Богданов, М., Машиностроение, 1995, с.151, рис.13 (б), с.565, рис.29 (б)).

Все ядерные батареи одинаковы по конструкции и каждая из них содержит корпус 35 (уловитель частиц) и эмиттер 36, который является носителем α- или β-радиоактивного изотопа. Корпус и эмиттер изолированы друг от друга изоляционной пробкой 37. Корпус и эмиттер имеют выводы 38, 39. Внутри корпуса - вакуум. (О ядерных батареях, см. В.Фильштих. Топливные элементы, пер. с нем., ред. проф. B.C.Багоцкий, М., Мир, 1968, с.339, фиг.7.2). Рабочим телом обоих ионных двигателей является атмосферный воздух.

Работа транспортного самолета.

После запуска двигателя воздушный винт 2 начинает вращаться и создает тягу, в результате которой самолет начинает двигаться, производит разбег и взлетает. Для повышения подъемной силы посредством коммутирующих устройств 29, 30, 31, 32, 33 включаются ионные двигатели, которые работают следующим образом. При поступлении атмосферного воздуха в ионизационную камеру 16 через воздухозаборник 17 внутри нее происходит ударная ионизация молекул воздуха электронами, вылетающими из источника электронов 20, в результате чего образуется смесь электронов и ионов. Для лучшего перемешивания электронов и ионов с целью более полной ионизации молекул воздуха посредством коммутирующего устройства 29 включается соленоид 23. Под действием электрического поля, создаваемого внутренними электродами 21, 22, ионы воздуха проходят через решетку 19 ионизационной камеры 16 на верхнюю поверхность консоли крыла и попадают между наружными ускоряющими электродами 24, 25. Под действием электрического поля наружных электродов скорость движения ионов воздуха резко увеличивается. Двигаясь в пограничном слое с большой скоростью, ионы воздуха создают большое разрежение на верхней поверхности консоли крыла, значительно уменьшая давление на верхнюю поверхность, что ведет к увеличению подъемной силы. (Об ионизации, см. В.А.Батушев, Электронные приборы, изд. 2, М., Высшая школа, 1980, с.297-300). При прохождении потока воздуха по верхней поверхности консоли крыла часть его не будет ионизирована в виду того, что не весь воздушный поток проходит через ионизационную камеру. Часть его проходит сверху ионизационной камеры и смешивается с ионизированным потоком. При этом ионизированные молекулы воздуха, двигаясь под действием электрического поля быстрее, будут сталкиваться с неионизированными молекулами воздуха и передавать им часть своей энергии, увеличивая их среднюю скорость, что еще больше уменьшит давление на верхнюю поверхность консоли крыла. При этом на верхней поверхности возникнет большое разрежение, так как скорость обтекания нижней поверхности будет значительно отставать от скорости обтекания верхней поверхности консоли крыла. После того, как ионизированные молекулы воздуха пройдут наружные ускоряющие электроды 24, 25, они попадают на нейтрализатор, где происходит инжектирование электронов. В момент контактирования ионизированных молекул воздуха с пластиной 27 или ребром 28 нейтрализатора происходит захват ионизированными молекулами воздуха недостающих электронов и превращение их в нейтральные молекулы. Скорость движения ионизированных молекул воздуха и их количество можно регулировать, изменяя напряжение на электродах ионных двигателей посредством коммутирующих устройств 29, 30, 31, 32, 33. Таким образом, изменением скорости движения воздушного потока по верхней поверхности консоли крыла регулируется изменение подъемной силы крыла.

Положительный эффект: более высокая грузоподъемность самолета, возможность изменения подъемной силы крыла в больших пределах, при ионизации выделяется тепло, которое может уменьшать обледенение.

Claims (1)

1. Транспортный самолет, содержащий фюзеляж с пилотским и грузовым отделениями, правую и левую консоли крыла, прикрепленные к фюзеляжу, вертикальный стабилизатор с рулем направления, два горизонтальных стабилизатора с рулями высоты, поршневой двигатель, расположенный в передней части фюзеляжа, воздушный винт, механически соединенный с двигателем, посадочное шасси с передним опорным колесом, прикрепленное к нижней части фюзеляжа, механизмы управления, отличающийся тем, что верхняя поверхность каждой консоли крыла покрыта электроизоляционным материалом и на каждой из них установлен ионный двигатель, который содержит ионизационную камеру, выполненную из электроизоляционного материала в форме цилиндрической коробки, размещенной внутри передней части профиля вдоль всего размаха консоли крыла и имеющей воздухозаборник, выходное сопло, выпускное отверстие которого открывается на верхнюю поверхность профиля консоли крыла и закрыто металлической решеткой, соединенной с источником электронов в форме пластины, установленной внутри средней части ионизационной камеры вдоль размаха консоли крыла, по краям которой в верхней и нижней частях ионизационной камеры на расстоянии от источника электронов размещены внутренние ускоряющие электроды, выполненные в форме прямоугольных пластин, расположенных вдоль размаха консоли крыла, кроме того на верхней поверхности консоли крыла за металлической решеткой ионизационной камеры размещены наружные ускоряющие электроды, нижний из которых выполнен в форме пластины и запрессован в верхнюю поверхность профиля по всему размаху консоли крыла, а второй установлен симметрично первому, над ним, на расстоянии от него, прикреплен к первому посредством металлических стержней, установленных рядами, и выполнен в форме металлической решетки, позади наружных ускоряющих электродов установлен нейтрализатор, выполненный в форме прямоугольной пластины, запрессованной в верхнюю поверхность профиля по всему размаху консоли крыла и имеющей ребра, установленные параллельно продольной оси фюзеляжа, причем все электроды ионизационной камеры, наружные ускоряющие электроды и нейтрализатор посредством коммутирующих устройств электрически соединены с ядерными батареями, а рабочим телом обоих ионных двигателей является атмосферный воздух.

Images