RU2148530C1

RU2148530C1 - Flying vehicle

Info

Publication number: RU2148530C1
Application number: RU99101996/28A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Карфидов
Original assignee: Карфидов Владимир Николаевич
Priority date: 1999-02-03
Filing date: 1999-02-03
Publication date: 2000-05-10

Abstract

FIELD: air transport not requiring runways. SUBSTANCE: flying vehicle has case 1 and engine 2 brought in communication with spherical rotors 3 and 4 by means of shaft 5 secured in center of intake 6 with rotor 3 and satellite gears 7 on axle 8 secured on case 1. Surface 9 of rotor 3 is located above outer surface 10 of rotor 4; it includes blades 13 adjoining surface 14 of shield 15 connected with case 1 and control lever 16. Payload is secured on suspension 18 mounted in hinge 19 located on geometrical axis 20. Surface 21 of rotor 3 is provided with blades 22 adjoining surface 23 of fairing 24 on which stator blades 25 and lines 26 of parachute 27 are secured. EFFECT: extended field of application of flying vehicle. 6 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области авиации, к летательным аппаратам тяжелее воздуха. The invention relates to the field of aviation, to aircraft heavier than air.

Известен летательный аппарат, содержащий корпус, двигатель, первый и второй соосно расположенные роторы, предназначенные для вращения в противоположных направлениях, валы, на которых закреплены указанные роторы и заборник рабочего тела, в центральной части которого первый ротор закреплен на валу, связанном с указанным двигателем. (Патент США N 5152478, В 64 С 29/00, 1992 г.)
Недостатком данного технического решения является то, что тороидальная конструкция летательного аппарата (л.а.) и его сложная система управления направлены на преодоление проблем, исходящих от работы самих воздушных винтов, значительная часть ресурса подъемной силы которых расходуется на балансировку самого л.а., потому для транспортных целей, какой-либо грузоподъемности - ресурса не остается, в связи с чем эффективность данного л.а. ограничивается качеством беспилотного сборщика информации с какой-либо территории. Это решение принято за прототип.A known aircraft comprising a housing, an engine, first and second coaxially arranged rotors designed to rotate in opposite directions, shafts on which these rotors are mounted and a working fluid intake, in the central part of which the first rotor is mounted on a shaft connected to the specified engine. (US Patent N 5152478, B 64 C 29/00, 1992)
The disadvantage of this technical solution is that the toroidal design of the aircraft (l.a.) and its complex control system are aimed at overcoming the problems emanating from the operation of the propellers themselves, a significant part of the lifting force of which is spent on balancing the aircraft itself, therefore, for transport purposes, any load-bearing capacity, there is no resource left, and therefore the effectiveness of this L. limited by the quality of an unmanned information collector from any territory. This decision is made as a prototype.

Изобретение направлено на решение задачи устранения недостатков прототипа, расширение сферы применения и реализацию новых функций, выполнение которых невозможно для прототипа. The invention is aimed at solving the problem of eliminating the disadvantages of the prototype, expanding the scope and implementation of new functions, the implementation of which is impossible for the prototype.

Техническим результатом от использования изобретения является высокая безопасность полетов за счет малого веса л.а. и потому возможности использования парашюта для посадки л.а. в случае необходимости, экономичности за счет сферических роторов, обеспечивающих многократное превышение подъемной силы по отношению к собственному весу л.а., простота конструкции, управления, возможность как взлета так и посадки на небольшую площадку, соизмеримую с самим л.а., а также возможность полетов и перемещения грузов в необычных условиях, например в лесу между деревьями, доставлять и забирать грузы и людей из грузового отсека летящего самолета в тех случаях, когда посадка самолета невозможна или невыгодна. The technical result from the use of the invention is high flight safety due to the low weight of the l.a. and therefore the possibility of using a parachute for landing L. if necessary, cost-effectiveness due to spherical rotors providing multiple excess of lifting force in relation to the own weight of the l.a., simplicity of design, control, the possibility of both take-off and landing on a small platform, commensurate with the l.a. the ability to fly and move cargo in unusual conditions, for example in a forest between trees, to deliver and pick up cargo and people from the cargo compartment of a flying airplane in those cases when landing is impossible or unprofitable.

Указанный технический результат достигается за счет того, что роторы выполнены сферообразными и снабжены лопатками, которые закреплены на внутренней поверхности указанных роторов между внешней окружностью указанных роторов и заборником рабочего тела. За счет того, что л.а. снабжен экраном, который закреплен на корпусе и выполнен так, что указанные лопатки на внутренней поверхности второго ротора примыкают к наружной поверхности указанного экрана. Л.а. снабжен обтекателем и статорными лопатками, концы которых закреплены на периферийной части указанного обтекателя, а на внешней поверхности первого ротора выполнены лопатки, примыкающие к внутренней поверхности обтекателя. Результат достигается также за счет того, что л.а. снабжен чехлом для посадочного парашюта, который расположен на задней части указанного обтекателя с возможностью закрепления строп указанного парашюта по внешней окружности обтекателя. Указанный технический результат достигается также за счет того, что л.а. снабжен электродвигателем-генератором, элементы которого расположены на внутренней поверхности обтекателя и на указанных лопатках на внешней поверхности первого ротора, а также расположены на экране и примыкающих к нему лопатках второго ротора. Технический результат достигается тем, что л.а. снабжен радиатором охлаждения, который выполнен в указанном экране и сообщен с двигателем каналами в корпусу. The specified technical result is achieved due to the fact that the rotors are spherical and equipped with blades that are fixed on the inner surface of these rotors between the outer circumference of these rotors and the intake of the working fluid. Due to the fact that L.A. equipped with a screen that is mounted on the housing and made so that these blades on the inner surface of the second rotor are adjacent to the outer surface of the specified screen. L.a. equipped with a fairing and stator blades, the ends of which are fixed on the peripheral part of the specified fairing, and on the outer surface of the first rotor blades are made adjacent to the inner surface of the fairing. The result is also achieved due to the fact that L.A. equipped with a cover for the landing parachute, which is located on the rear of the specified fairing with the possibility of securing the slings of the specified parachute around the outer circumference of the fairing. The specified technical result is also achieved due to the fact that L. equipped with an electric motor-generator, the elements of which are located on the inner surface of the fairing and on these blades on the outer surface of the first rotor, and are also located on the screen and adjacent blades of the second rotor. The technical result is achieved by the fact that L.A. equipped with a cooling radiator, which is made in the specified screen and is in communication with the engine channels in the housing.

Заявленный л.а. отличается от прототипа тем, что указанные роторы выполнены сферообразными и снабжены лопатками, которые закреплены на внутренней поверхности второго ротора, примыкают к наружной поверхности указанного экрана. Тем, что он снабжен обтекателем и статорными лопатками, концы которых закреплены на периферийной части указанного обтекателя, а на внешней поверхности первого ротора выполнены лопатки, примыкающие к внутренней поверхности обтекателя. Тем, что он снабжен чехлом для посадочного парашюта, который расположен на задней части указанного обтекателя с возможностью закрепления строп указанного парашюта по внешней окружности обтекателя. Тем, что он снабжен электродвигателем-генератором, элементы которого расположены на внутренней поверхности обтекателя и на указанных лопатках на внешней поверхности первого ротора, а также расположены на экране и примыкающих к нему лопатках второго ротора. Тем, что он снабжен радиатором охлаждения, который выполнен в указанном экране и сообщен с двигателем каналами в корпусе. Claimed L.A. differs from the prototype in that these rotors are made sphere-shaped and equipped with blades that are mounted on the inner surface of the second rotor, adjacent to the outer surface of the specified screen. The fact that it is equipped with a fairing and stator blades, the ends of which are fixed on the peripheral part of the specified fairing, and on the outer surface of the first rotor blades are made adjacent to the inner surface of the fairing. The fact that it is equipped with a cover for the landing parachute, which is located on the rear of the specified fairing with the possibility of securing the slings of the specified parachute around the outer circumference of the fairing. The fact that it is equipped with an electric motor-generator, the elements of which are located on the inner surface of the fairing and on these blades on the outer surface of the first rotor, and are also located on the screen and adjacent blades of the second rotor. The fact that it is equipped with a cooling radiator, which is made in the specified screen and is in communication with the engine channels in the housing.

Указанные роторы выполнены сферообразными и снабжены лопатками, которые закреплены на внутренней поверхности указанных роторов между внешней окружностью указанных роторов и заборником рабочего тела, позволяет закрутить находящийся между лопатками роторов газ и за счет центробежной силы образовать потоки от заборника к внешним окружностям роторов, а т.к. стремящиеся прямолинейно потоки вынуждены отклоняться внутренними сферообразными поверхностями обтекателя первого и второго роторов, то на всей площади этих поверхностей образовать давление выше атмосферного, а на всей площади внешних поверхностей первого и второго роторов и экрана - давление ниже атмосферного, т. к. центробежная сила отрывает потоки от этих поверхностей, что позволяет создавать подъемную силу, значительно больше той, какую может создавать крыло самолета той же площади или воздушный винт вертолета. Л.а. снабжен экраном, который закреплен на корпусе и выполнен так, что указанные лопатки на внутренней стороне второго ротора примыкают к наружной поверхности указанного экрана, позволяет получить дополнительную подъемную силу за счет давления ниже атмосферного на его внешней сферической поверхности, примыкающей к лопаткам второго ротора, обеспечить безопасность путем ограждения лопаток вращающегося ротора от доступа к ним, а также служить креплением для корпуса, радиатором для двигателя и для закрепления на нем обтекателя посредством статорных лопаток. Л. а. снабжен обтекателем и статорными лопатками, концы которых закреплены на периферийной части указанного экрана и на периферийной части указанного обтекателя, а на внешней поверхности первого ротора выполнены лопатки, примыкающие к внутренней поверхности обтекателя, позволяет устранить при помощи обтекателя влияние набегающего потока во время полета л. а. на внешнюю вращающуюся поверхность первого ротора, получить дополнительную подъемную силу, закрепить обтекатель на экране посредством статорных лопаток, связывающих периферийные части обтекателя и экрана и спрямляющих закрученные в разные стороны потоки первого и второго роторов, создавая тем самым дополнительную подъемную силу, к тому же концы статорных лопаток, выполненные подвижными, позволяют поворачивать л.а. вокруг оси роторов влево или вправо. Л.а. снабжен чехлом для посадочного парашюта, который расположен на задней части указанного обтекателя с возможностью закрепления строп указанного парашюта по внешней окружности обтекателя, позволяет обеспечить безопасность полетов за счет возможности использовать посадочный парашют в ситуации, когда, например, кончилось топливо, а л.а. летит на высоте нескольких метров, роторы вращаются по инерции, срабатывает парашют, при гашении горизонтальной скорости л.а. подымается вверх и при помощи ручки управления л. а. осуществляет управляемый спуск на удобное место. Л.а. снабжен электродвигателем-генератором, элементы которого расположены на внутренней поверхности обтекателя и на указанных лопатках на внешней поверхности первого ротора, а также расположены на экране и примыкающих к нему лопатках второго ротора, позволяет производить электроэнергию и использовать ее без реактивной отдачи на корпус л.а., как это было бы, если генератор и стартер находились бы на самом двигателе, а также иметь дополнительную возможность поворачивать корпус л.а. влево или вправо вокруг оси роторов. Л.а. снабжен радиатором охлаждения, который выполнен в указанном экране и сообщен с двигателем каналами в корпусе, позволяет использовать внешнюю поверхность экрана для интенсивного охлаждения двигателя потоком, а внутреннюю - для обогрева экипажа. These rotors are made sphere-shaped and are equipped with blades that are fixed on the inner surface of these rotors between the outer circumference of these rotors and the intake of the working fluid, which allows the gas located between the rotor blades to spin and, due to centrifugal force, form flows from the intake to the outer circumferences of the rotors, as . straightforward streams are forced to deflect by the internal sphere-shaped surfaces of the fairing of the first and second rotors, then create pressure above atmospheric on the entire area of these surfaces, and pressure below atmospheric on the entire area of the external surfaces of the first and second rotors and screen, since centrifugal force breaks off the flows from these surfaces, which allows you to create lifting force, much larger than that which can create an airplane wing of the same area or helicopter propeller. L.a. equipped with a screen that is mounted on the housing and made so that these blades on the inner side of the second rotor are adjacent to the outer surface of the specified screen, allows you to get additional lifting force due to lower atmospheric pressure on its outer spherical surface adjacent to the blades of the second rotor, to ensure safety by protecting the blades of the rotating rotor from access to them, and also serve as a mount for the housing, a radiator for the engine and for fixing the fairing on it by means of the beaten blades. L. a. equipped with a fairing and stator blades, the ends of which are fixed on the peripheral part of the specified screen and on the peripheral part of the specified fairing, and on the outer surface of the first rotor blades are made adjacent to the inner surface of the fairing, eliminating the influence of the incident flow during the flight with the fairing. a. on the external rotating surface of the first rotor, obtain additional lifting force, fix the fairing on the screen by means of stator blades connecting the peripheral parts of the fairing and the screen and straighten the flows of the first and second rotors straightened in opposite directions, thereby creating additional lifting force, besides the ends of the stator movable blades allow turning L. around the axis of the rotors left or right. L.a. equipped with a cover for the landing parachute, which is located on the rear of the specified fairing with the possibility of securing the slings of the specified parachute around the outer circumference of the fairing, allows you to ensure flight safety due to the ability to use the landing parachute in a situation when, for example, the fuel is exhausted, and L.A. flies at a height of several meters, the rotors rotate by inertia, a parachute fires, while extinguishing the horizontal speed of L. rises up and using the control handle l. a. carries out controlled descent to a convenient place. L.a. equipped with an electric motor-generator, the elements of which are located on the inner surface of the fairing and on the indicated blades on the outer surface of the first rotor, and are also located on the screen and the adjacent blades of the second rotor, allows you to generate electricity and use it without reactive recoil on the body of L. , as it would be if the generator and starter were on the engine itself, and also had the additional ability to rotate the body of the L. left or right around the axis of the rotors. L.a. equipped with a cooling radiator, which is made in the specified screen and communicated with the engine channels in the housing, allows you to use the outer surface of the screen for intensive cooling of the engine by the stream, and the inner surface for heating the crew.

На чертеже изображен поперечный разрез л.а. The drawing shows a cross section of L.A.

Л. а. содержит корпус 1, двигатель 2, сообщенный с роторами 3 и 4 посредством вала 5, жестко закрепленного в центре заборника 6 с ротором 3, который кинематически связан с ротором 4 через сателлитные шестерни 7, оси 8 которых связаны с корпусом 1. Внутренняя поверхность 9 ротора 3 расположена над внешней поверхностью 10 ротора 4 и содержит лопатки 13, примыкающие к внешней поверхности 14 экрана 15, закрепленного на корпусе 1 двигателя 2, с которым связан рычаг управления 16 л.а. Полезная нагрузка 17 закреплена на подвесе 18 и шарнире 19, через который проецируется ось 20 вращения роторов 3 и 4. Внешняя поверхность 21 ротора 3 снабжена лопатками 22, примыкающими к внутренней поверхности 23 обтекателя 24, закрепленного на статорных лопатках 25, а последние закреплены на экране 15. В задней части обтекателя 24, со стропами 26, расположен чехол с посадочным парашютом 27. На поверхности 23 обтекателя 24 и лопатках 22 выполнены элементы электродвигателя-генератора 28, а на экране 15 и примыкающих к нему лопатках 13 - элементы электродвигателя-генератора 29. Экран также содержит радиатор 30 охлаждения двигателя 2. Над заборником 6 выполнены заслонки 31 для равномерного распределения и регулировки входящего потока между лопатками 22, 11 и 13. На рычаге 16 управления л. а. расположена ручка 32 управления числом оборотов двигателя (газа), ручка 33 управления поворотом корпуса л.а. влево и вправо относительно оси 20 путем воздействия на подвижные концы статорных лопаток 25 (не показано) и ручка 34 управления заслонками 31 заборника рабочего тела 6. L. a. comprises a housing 1, an engine 2, in communication with the rotors 3 and 4 by means of a shaft 5, rigidly fixed in the center of the intake 6 with the rotor 3, which is kinematically connected to the rotor 4 through satellite gears 7, the axis 8 of which are connected to the housing 1. The inner surface 9 of the rotor 3 is located above the outer surface 10 of the rotor 4 and contains blades 13 adjacent to the outer surface 14 of the screen 15, mounted on the housing 1 of the engine 2, which is connected to the control lever 16 L. The payload 17 is fixed to the suspension 18 and the hinge 19, through which the axis of rotation 20 of the rotors 3 and 4 is projected. The outer surface 21 of the rotor 3 is provided with blades 22 adjacent to the inner surface 23 of the fairing 24, mounted on the stator blades 25, and the latter are mounted on the screen 15. In the rear part of the fairing 24, with slings 26, there is a cover with a landing parachute 27. On the surface 23 of the fairing 24 and the blades 22, the elements of the electric motor-generator 28 are made, and on the screen 15 and the adjacent blades 13 - the elements of the electric motor- generator 29. The screen also includes a radiator 30 for cooling the engine 2. Above the intake 6, shutters 31 are made for uniform distribution and adjustment of the incoming flow between the blades 22, 11 and 13. On the control lever 16 l. a. a handle 32 for controlling the engine speed (gas) is located, a handle 33 for controlling the rotation of the housing of L. left and right about the axis 20 by acting on the moving ends of the stator blades 25 (not shown) and the handle 34 for controlling the shutters 31 of the intake of the working fluid 6.

Л.а. действует следующим образом: при подаче тока в элементы 28 и 29 электродвигателей-генераторов и вращении роторов 3 и 4 двигатель 2 запускается, газ, находящийся между роторными лопатками 11, 13 и 22 в результате действия на него центробежной силы устремляется к окружностям роторов 3 и 4 и образует потоки, поступающие из заборника 6 через заслонки 31, а так как потоки в роторах стремятся прямолинейно, но отклоняются внутренними поверхностями 9, 12, и 23, то образуют давление на этих поверхностях выше атмосферного, а от внешних поверхностей 10, 14 и 21 потоки отрываются и образуют давление ниже атмосферного. Таким образом все площади поверхностей 9, 12, 23, 10, 14 и 21 образуют подъемную силу, которая также в значительной мере повышается за счет статорных лопаток 25, преобразующих два закрученных в разные стороны потока в один, противоположный направлению подъемной силы. При помощи ручки 32 на рычаге управления 16 устанавливаются обороты двигателя 2, соответствующие взлетному весу л.а., который при этом отрывается от земли и при помощи ручки 33, воздействующей на подвижные концы статорных лопаток 25, л. а. поворачивается в нужном направлении, в котором он начинает двигаться при перемещении рычага 16 на себя, и начинает тормозить при перемещении рычага 16 от себя. При снижении оборотов двигателя - опускаться, перед касанием земли заслонки 31 могут открываться полностью, при этом возрастает подъемная сила без увеличения оборотов двигателя, что смягчает посадку. L.a. acts as follows: when current is supplied to the elements 28 and 29 of the electric motor-generators and the rotors 3 and 4 rotate, the engine 2 starts, the gas located between the rotor blades 11, 13 and 22 as a result of the centrifugal force acting on it rushes to the circles of the rotors 3 and 4 and forms the flows coming from the intake 6 through the shutters 31, and since the flows in the rotors tend to be straightforward, but are deflected by the internal surfaces 9, 12, and 23, they form a pressure on these surfaces above atmospheric, and from the external surfaces 10, 14 and 21 streams tryvayutsya and form a sub-atmospheric pressure. Thus, all surface areas 9, 12, 23, 10, 14, and 21 form a lifting force, which also increases significantly due to the stator blades 25, converting two flow swirled in opposite directions into one opposite to the direction of the lifting force. Using the handle 32 on the control lever 16, the engine speed 2 is set, corresponding to the take-off weight of L.A., which at the same time comes off the ground and with the help of the handle 33, acting on the moving ends of the stator blades 25, l a. turns in the right direction, in which it begins to move when the lever 16 is moved toward itself, and starts to slow down when the lever 16 is moved away from itself. With a decrease in engine speed - lower, before touching the ground, the shutter 31 can open completely, while the lifting force increases without increasing the engine speed, which softens the landing.

Claims

1. Aircraft comprising a housing, an engine, first and second coaxial rotors designed to rotate in opposite directions, shafts on which these rotors are fixed, and a working fluid intake, in the central part of which shafts are connected associated with the specified engine, characterized in that these rotors are spherical and equipped with blades that are fixed on the inner surface of these rotors between the outer circumference of these rotors and the intake of the working fluid.

2. The aircraft according to claim 1, characterized in that it is equipped with a screen that is mounted on the hull and made so that these blades on the inner surface of the second rotor are adjacent to the outer surface of the specified screen.

3. The aircraft according to claim 2, characterized in that it is equipped with a fairing and stator blades, the ends of which are fixed on the peripheral part of the specified fairing, and on the outer surface of the first rotor blades are made adjacent to the inner surface of the fairing.

4. The aircraft according to claim 3, characterized in that it is provided with a cover for the landing parachute, which is located on the rear of the specified fairing with the possibility of securing the slings of the specified parachute around the outer circumference of the fairing.

5. Aircraft according to claims 2 and 3, characterized in that it is equipped with an electric motor-generator, the elements of which are located on the inner surface of the fairing and on these blades on the outer surface of the first rotor, and are also located on the screen and adjacent blades of the second rotor .

6. Aircraft according to claims 2 to 5, characterized in that it is equipped with a cooling radiator, which is made in the specified screen and is connected to the engine by channels in the hull.