RU2569449C1 - Method of increasing aircraft lift - Google Patents
Method of increasing aircraft lift Download PDFInfo
- Publication number
- RU2569449C1 RU2569449C1 RU2014137367/11A RU2014137367A RU2569449C1 RU 2569449 C1 RU2569449 C1 RU 2569449C1 RU 2014137367/11 A RU2014137367/11 A RU 2014137367/11A RU 2014137367 A RU2014137367 A RU 2014137367A RU 2569449 C1 RU2569449 C1 RU 2569449C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- discs
- disks
- plane
- around
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Tires In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области летательных аппаратов и воздушного транспорта.The invention relates to the field of aircraft and air transport.
Известен способ создания подъемной силы, реализованный в летательном аппарате ″турболет″ (Патент РФ 2268845, МПК В64С 39/06, опубл. 27.01 2006 г. ), где подъемная сила для летательного аппарата создается путем вращения в противоположных направлениях двух соосных, расположенных в параллельных плоскостях кольцевых дисков, с набором обладающих аэродинамическим качеством пластинок - кольцевых крыльев, которые имеют различный диаметр для исключения их взаимовлияния, причем кольцевое крыло большего диаметра расположено выше кольцевого крыла меньшего диаметра.A known method of creating lift, implemented in an aircraft "turbo" (RF Patent 2268845, IPC ВСС 39/06, publ. January 27, 2006), where the lift for an aircraft is created by rotating in the opposite directions two coaxial, located in parallel planes of annular disks, with a set of aerodynamic-quality plates — annular wings, which have a different diameter to prevent their interference, and an annular wing of a larger diameter is located above the annular wing of a smaller diameter and diameter.
Известный способ достаточно сложен в реализации, в связи с чем не нашел практического применения.The known method is quite difficult to implement, and therefore has not found practical application.
Известен также способ создания подъемной силы, в котором крыло аэродинамического профиля выполняют в форме конусного кольца, усеченная вершина конуса которого направлена вниз (Патент РФ №2089458, МПК В64С 29/00, опубл. 10.09.1997). 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.There is also known a method of creating lifting force, in which the wing of the aerodynamic profile is made in the form of a conical ring, the truncated top of the cone of which is directed downward (RF Patent No. 2089458, IPC ВСС 29/00, published on 09/10/1997). In the central part of the wing create a uniform vertical air flow using an axial fan. The vertical air flow created in the center of the conical annular wing having an asymmetric profile creates lift for the same reasons as on the wing of an airplane, i.e. due to the asymmetry of the wing profile.
Способ позволяет создать летательные аппараты вертикального взлета, однако при этом неэффективно используется площадь крыла для создания подъемной силы.The method allows you to create aircraft vertical take-off, however, the wing area is inefficiently used to create lift.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является способ создания подъемной силы летательного аппарата, реализованный в техническом решении «Тяговое устройство и приводной динамический несущий элемент тягового устройства (Патент РФ № 2344965, МПК В63Н 9/02, В64С 23/08, опубл. 27.01.2009 г. ПРОТОТИП).Closest to the technical nature of the claimed object is a method of creating a lifting force of an aircraft, implemented in the technical solution "Traction device and dynamic driving load-bearing element of the traction device (RF Patent No. 2344965, IPC V63H 9/02, V64C 23/08, publ. 27.01 .2009 PROTOTYPE).
Суть данного способа заключается в том, что для создания подъемной силы приводные динамические несущие элементы объединяют в один каркас, который вращают относительно центральной оси в одну сторону, при этом оси вращения динамических несущих элементов располагают параллельно этой оси, а сами элементы вращают в направлении, противоположном направлению вращения каркаса с динамическими несущими элементами. Приводной динамический несущий элемент имеет конусоидальную форму и выполнен с возможностью вращения продольной оси динамического несущего элемента под углом к оси вращения. Приводной динамический несущий элемент может быть размещен в нижней части с обратным конусом.The essence of this method is that to create a lifting force, the drive dynamic bearing elements are combined into one frame, which rotate in one direction relative to the central axis, while the rotation axes of the dynamic bearing elements are parallel to this axis, and the elements themselves rotate in the opposite direction direction of rotation of the frame with dynamic load-bearing elements. The drive dynamic bearing element has a conical shape and is configured to rotate the longitudinal axis of the dynamic bearing element at an angle to the axis of rotation. The drive dynamic carrier can be placed at the bottom with a reverse cone.
Данный способ, принятый нами в качестве прототипа, достаточно сложен в реализации. Для создания тягового усилия используется известный эффект Магнуса. Другие физические эффекты одновременно с эффектом Магнуса не используются. Поэтому тяговое усилие остается низким и не эффективным. Используемые в данном способе несущие элементы в виде усеченных конусов делают конструкцию летательного аппарата громоздким и материалоемким.This method, adopted by us as a prototype, is quite difficult to implement. To create traction, the well-known Magnus effect is used. Other physical effects are not used simultaneously with the Magnus effect. Therefore, traction remains low and not effective. Used in this method, the bearing elements in the form of truncated cones make the design of the aircraft cumbersome and material-intensive.
Техническим результатом заявленного технического решения является упрощение способа и повышение суммарного тягового усилия летательного аппарата за счет одновременного использования аэродинамических сил, в сочетании с другими физическими эффектами.The technical result of the claimed technical solution is to simplify the method and increase the total tractive effort of the aircraft due to the simultaneous use of aerodynamic forces, in combination with other physical effects.
Технический результат достигается тем, что в известном способе создания подъемной силы для летательного аппарата путем вращения динамических несущих элементов вокруг собственной оси и одновременно вокруг центральной оси, перпендикулярной плоскости их вращения, согласно изобретению для создания подъемной силы в качестве динамических несущих элементов используют диски, из которых формируют отдельные группы, каждая из которых состоит из лежащих в одной плоскости пары дисков, при этом для создания подъемной силы летательного аппарата диски, входящие в каждую группу, вращают в противоположных направлениях и с различными скоростями, при этом для управления величиной тяги угол наклона плоскости вращения дисков к горизонтальной плоскости меняют в пределах 0-45°.The technical result is achieved by the fact that in the known method of creating lifting force for an aircraft by rotating dynamic load-bearing elements around its own axis and simultaneously around a central axis perpendicular to the plane of their rotation, according to the invention, disks are used as dynamic load-bearing elements, of which separate groups are formed, each of which consists of a pair of disks lying in the same plane, while to create the lifting force of the aircraft claims included in each group are rotated in opposite directions and at different speeds, while to control the amount of traction, the angle of inclination of the plane of rotation of the disks to the horizontal plane is changed within 0-45 °.
Технический результат достигается и тем, что группы дисков размещают концентрично центральной оси вращения и на равных друг от друга расстояниях.The technical result is achieved by the fact that groups of disks are placed concentrically to the central axis of rotation and at equal distances from each other.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:The invention is illustrated by drawings, which depict:
на фиг. 1 - схема тягового устройства, реализующего способ (вид сбоку);in FIG. 1 is a diagram of a traction device that implements the method (side view);
на фиг. 2 - динамические несущие элементы (вид сверху);in FIG. 2 - dynamic load-bearing elements (top view);
на фиг. 3 - схема формирования тяги при взаимодействии динамического несущего элемента с воздушной средой.in FIG. 3 is a diagram of the formation of thrust in the interaction of a dynamic bearing element with the air.
Тяговое устройство, реализующее способ (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3), содержит центральный приводной вал 1, кинематически связанный с силовой установкой 2. К центральному валу 1 прикреплены несущие консоли 3, кинематически связанные с автоматом перекоса 4. На конце каждой несущей консоли 3 размещена платформа 5, оснащенная динамическими несущими элементами - дисками 6, из которых формируют отдельные группы, каждая из которых состоит из лежащих в одной плоскости пары дисков 6. Диски 6 в каждой группе размещены в одной плоскости вращения и кинематически связаны с силовым приводом 7 посредством цепной передачи 8, обеспечивающим вращение дисков 6 вокруг собственной оси с заданной скоростью и в заданном направлении (фиг. 2). Оси динамических несущих элементов (дисков) 6 размещены параллельно друг относительно друга. Автомат перекоса 4 в процессе вращения системы дисков 6 вокруг оси центрального вала 1 обеспечивает возможность менять угол наклона платформы 5 с дисками 6 в пределах 0-45°. Диски 6 в группах могут располагаться как под консолью 3, так и над ней, как показано на чертежах (фиг. 1, фиг. 2).The traction device that implements the method (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3) contains a
Способ с помощью данного устройства реализуется следующим образом.The method using this device is implemented as follows.
Вращающимся вокруг своих продольных осей динамическим несущим элементам 6, расположенным на платформе 5, придают второе вращение вокруг оси центрального вала 1, кинематически связанного с силовой установкой 2. При этом динамические несущие элементы 6, размещенные на одной платформе 5, вращают в противоположных направлениях так, как показано на чертеже (фиг. 2). При этом угол наклона платформы 3 относительно плоскости вращения вокруг оси центрального вала 1 (угол атаки) может меняться в пределах от нуля до 45°. В результате участия динамических несущих элементов 6 в двух направлениях происходит следующее: вращающиеся вокруг своих продольных осей динамические несущие элементы (диски) 6 набегают на воздушный поток. При этом над каждым динамическим несущим элементом (диском) 6 (см. фиг. 3) по аналогии с авиационным крылом возникает зона пониженного давления, а снизу - зона повышенного давления, что обеспечивает подъемную силу летательного аппарата. Данная сила имеет место при углах атаки α, превышающих 0°. Кроме того, при одновременном вращении дисков 6 вокруг собственной оси и вокруг оси центрального вала 1 возникает гироскопический момент М, который действует на всю систему и зависит от угла атаки ″α″. Так, при α=0 М=0, а при α=90° гироскопический момент М имеет максимальное значение. В нашем случае угол атаки ″α″ ограничен пределами 0<α<45°. Данное ограничение обусловлено тем, что с повышением угла атаки α сила лобового сопротивления возрастает и достигает максимума при α=90°. При этом подъемная сила, обусловленная аэродинамическими силами, равняется нулю. Что же касается сил, действующих на систему вследствие возникновения гироскопического момента от вращающихся дисков 6 в двух направлениях, то тут происходит все обратно: при α=0 М=0, а при α=90° гироскопический момент ″М″ становится максимальным. Таким образом, меняя скорость вращения дисков вокруг собственной оси и вокруг центральной оси вала 1, а также меняя угол атаки «α» в заданных пределах 0<α<45°, можно управлять величиной подъемной силы. Помимо гироскопического момента при одновременном вращении дисков вокруг собственной оси, и вокруг оси центрального вала 1 при α=0 на систему в целом действуют также силы, обусловленные эффектом Магнуса. Для тонких вращающихся дисков, где площадь кромки диска по периметру мала, силы, обусловленные эффектом Магнуса, становятся незначительными. В этой связи влияние данных сил на величину суммарной подъемной силы летательного аппарата, в представленном материале не рассматривается.The dynamic
Авторами проведена оценка величины подъемной силы Р2 для одного диска, вращающегося одновременно вокруг собственной оси и вокруг оси центрального вала. При этом были приняты следующие условия:The authors estimated the magnitude of the lifting force P 2 for one disk rotating simultaneously around its own axis and around the axis of the central shaft. The following conditions were accepted:
радиус диска r=0,2 м; радиус инерции вращающегося диска rин=0,5r = 0,1 м; масса диска m=0,1 кг; расстояние от центра диска до оси центрального вала R=0,25 м; скорость вращения диска относительно собственной оси ω1=100 об/сек (628 рад/сек); скорость вращения диска относительно оси центрального вала ω1=10 об/сек (62,8 рад/сек); угол атаки принимаем 15°.disk radius r = 0.2 m; radius of inertia of a rotating disk r in = 0,5r = 0,1 m; disk mass m = 0.1 kg; the distance from the center of the disk to the axis of the central shaft R = 0.25 m; the speed of rotation of the disk relative to its own axis ω 1 = 100 rpm (628 rad / s); the speed of rotation of the disk relative to the axis of the central shaft ω 1 = 10 rpm (62.8 rad / s); the angle of attack is taken 15 °.
Используя известные расчетные формулы (С.М. Тарг. Краткий курс теоретической механики. - М.: Наука, 1968, с. 405-406), определили гироскопический момент вращающегося диска с учетом угла атаки по формуле:Using well-known calculation formulas (S. M. Targ. A short course in theoretical mechanics. - M .: Nauka, 1968, p. 405-406), the gyroscopic moment of a rotating disk was determined taking into account the angle of attack using the formula:
где момент инерции диска (кг·м2).Where moment of inertia of the disk (kg · m 2 ).
Далее, по значению гироскопического момента М нашли величину подъемной силы Р1, создающего одним дискомNext, the value of the gyroscopic moment M found the magnitude of the lifting force P 1 creating one disk
Затем, в соответствии со схемой, представленной на чертеже (фиг. 3) ,определили вторую компоненту подъемной силы Р2, обусловленную аэродинамическими силами по классической формулеThen, in accordance with the diagram presented in the drawing (Fig. 3), the second component of the lifting force P 2 determined by the aerodynamic forces according to the classical formula was determined
гдеWhere
Су - коэффициент подъемной силы. Данный коэффициент представляет собой безразмерную величину, характеризующую подъемную силу крыла (диска) заданного профиля при заданном угле атаки. Для диска при угле атаки 15° принимаем Су=0,3;C y - lift coefficient. This coefficient is a dimensionless quantity characterizing the lift force of a wing (disk) of a given profile at a given angle of attack. For a disk with an angle of attack of 15 °, we take C y = 0.3;
S - площадь диска, м2;S is the disk area, m 2 ;
W - линейная скорость движения центра диска относительно оси центрального вала, м/с;W is the linear velocity of the center of the disk relative to the axis of the central shaft, m / s;
ρ - плотность воздуха.ρ is the density of air.
Для рассматриваемого случая имеем: S=0,126 м2, W=15,7 м/с, ρ=1,22 кг/м3 (при температуре воздуха 15°).For the case under consideration, we have: S = 0.126 m 2 , W = 15.7 m / s, ρ = 1.22 kg / m 3 (at an air temperature of 15 °).
Подставляя исходные данные в искомую формулу для Р2, находимSubstituting the source data in the desired formula for P 2 , we find
Суммарная подъемная сила, обусловленная гироскопическим эффектом и аэродинамическими силами, для одного диска составляетThe total lifting force due to the gyroscopic effect and aerodynamic forces for one disk is
Для системы, состоящей из четырех дисков, суммарная подъемная сила составит 343,2 Н (34,32 кГ).For a system consisting of four discs, the total lifting force will be 343.2 N (34.32 kg).
Таким образом, проведенный расчет подъемной силы свидетельствует о том, что предложенный способ обеспечивает появление комбинированной тяги для летательного аппарата, обусловленной как аэродинамическими силами, так и гироскопическим эффектом. При этом существенно уменьшается коэффициент трения воздушного потока о плоскость вращающихся дисков, что в определенной степени повышает и КПД силового привода летательного аппарата.Thus, the calculation of the lifting force indicates that the proposed method provides the appearance of combined thrust for the aircraft, due to both aerodynamic forces and the gyroscopic effect. At the same time, the coefficient of friction of the air flow on the plane of the rotating disks is significantly reduced, which to a certain extent increases the efficiency of the power drive of the aircraft.
В настоящее время проведены предварительные испытания способа на упрощенных моделях, в результате которых получены обнадеживающие результаты, которые будут использованы при создании пилотного варианта нового летательного аппарата, действующего на описанных выше принципах.Currently, preliminary tests of the method have been carried out on simplified models, as a result of which encouraging results have been obtained that will be used to create a pilot version of a new aircraft operating on the principles described above.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014137367/11A RU2569449C1 (en) | 2014-09-15 | 2014-09-15 | Method of increasing aircraft lift |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014137367/11A RU2569449C1 (en) | 2014-09-15 | 2014-09-15 | Method of increasing aircraft lift |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2569449C1 true RU2569449C1 (en) | 2015-11-27 |
Family
ID=54753485
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014137367/11A RU2569449C1 (en) | 2014-09-15 | 2014-09-15 | Method of increasing aircraft lift |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2569449C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4770371A (en) * | 1968-12-09 | 1988-09-13 | Karl Eickmann | Fluid motor driven multi propeller aircraft |
RU2341411C1 (en) * | 2007-05-02 | 2008-12-20 | Александр Николаевич Галкин | Device for inducing lift |
RU2344965C1 (en) * | 2007-04-06 | 2009-01-27 | Закрытое Акционерное Общество "Кб-Инвест" | Propulsion unit and driven dynamic bearing member of propulsion unit |
-
2014
- 2014-09-15 RU RU2014137367/11A patent/RU2569449C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4770371A (en) * | 1968-12-09 | 1988-09-13 | Karl Eickmann | Fluid motor driven multi propeller aircraft |
RU2344965C1 (en) * | 2007-04-06 | 2009-01-27 | Закрытое Акционерное Общество "Кб-Инвест" | Propulsion unit and driven dynamic bearing member of propulsion unit |
RU2341411C1 (en) * | 2007-05-02 | 2008-12-20 | Александр Николаевич Галкин | Device for inducing lift |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2948633B1 (en) | Vane assembly for an unducted thrust producing system | |
TWI261567B (en) | Rapid air quantity generating and wind direction changing device and aircraft having the device mounted on side face of airframe | |
US10988245B2 (en) | Segmented duct for tilting proprotors | |
JP6971262B2 (en) | Variable pitch propeller device and variable thrust aircraft using it | |
US20190270516A1 (en) | Propulsion Systems for Rotorcraft | |
EP2394914A1 (en) | A rotorcraft with a coaxial rotor system | |
US3838835A (en) | Precessor flying craft | |
US9045227B1 (en) | Dual fan aerodynamic lift device | |
US20150314868A1 (en) | A device for the generation of lift | |
CN104973241A (en) | Unmanned aerial vehicle with main and auxiliary multi-rotor structure | |
CN204776020U (en) | Unmanned vehicles with many rotors of major -minor structure | |
WO2011041991A2 (en) | Aircraft using ducted fan for lift | |
US20170305545A1 (en) | Flow diverting lift element | |
RU2569449C1 (en) | Method of increasing aircraft lift | |
US10988236B2 (en) | Pipe props rotary wing | |
KR101966908B1 (en) | A fluid propulsion device | |
US20030122033A1 (en) | Ring-shaped wing helicopter | |
RU2618355C1 (en) | Device for lifting force generation | |
CN103963962A (en) | Butterfly air lift device | |
CN104787329A (en) | Lifting single bodies for vertical landing gear with fixed wings | |
RU121488U1 (en) | AIRCRAFT | |
RU2496681C1 (en) | Coaxial rotors | |
RU156316U1 (en) | Convert | |
RU2503589C1 (en) | Vtol aircraft control | |
RU2388653C2 (en) | Device for vtol aircraft |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200916 |