Комбинированный летательный аппарат

 

Изобретение касается летательных аппаратов тяжелее воздуха, используемых в качестве транспортных средств для перевозки на внешней подвеске крупногабаритных, не подлежащих делению элементов и грузов большого веса, и в качестве воздушного летающего крана для производства строительных и монтажных работ. Сущность: аппарат содержит гондолу 1 с управляющим винтом 2, шасси 4, систему управления и суппорт 5 с упорным подшипником, аэростатическую оболочку, заполненную газом легче воздуха, имеющую дискообразную форму и состоящую из верхней 8 и нижней секций с кромками, закрепленными по периметру жесткого полого тора 10 распорного приспособления, который соединен при помощи радиальных элементов с направляющей обоймой, внутри которой размещен расположенный вдоль оси вращения эластичной оболочки сильфон механизма регулирования объема эластичной оболочки, контактирующий торцами с внутренними поверхностями верхней 8 и нижней секциями оболочки. Жесткий полый тор 10 имеет кронштейны 18 для установки тяговых двигателей 19 привода вращения эластичной оболочки, при этом топливные баки тяговых двигателей размещены в полом жестком торе 10. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к воздушному транспорту и касается летательных аппаратов тяжелее воздуха большой грузоподъемности, используемых в качестве летающих кранов для строительных и монтажных работ, а также для осуществления крупногабаритных, не подлежащих делению грузов большого веса.

Известен полужесткий аэростатический летательный аппарат, содержащий гондолу, подвешенную к каркасу эластичной оболочки, заполненной газом легче воздуха и имеющую дискообразную форму, силовую установку с маршевыми двигателями, системой управления и систему управления с приспособлением для подогрева газа легче воздуха для термостатического баластирования [1] Недостатками известного аэростатического летательного аппарата является низкая весовая отдача отношение полезной нагрузки к собственной массе летательного аппарата, а также высокая стоимость и сложность эксплуатации и потребность в баластной системе.

Известен также автожир, содержащий кабину с шасси, маршевым двигателем, и смонтированным на суппорте несущий ротор, имеющий лопасти с механизмами изменения угла их атаки и связанный через муфту сцепления с маршевым двигателем [2] Недостатками автожира является низкий коэффициент полезного действия и небольшая весовая нагрузка, а также невозможность в режиме авторотации производить монтажные и демонтажные работы при возведении сооружений различного назначения и транспортировку грузов на внешней подвеске.

Наиболее близким к предлагаемому является комбинированный летательный аппарат, содержащий гондолу с управляющим винтом, систему управления, несущий ротор из аэростатической герметичной эластичной оболочки для газа легче воздуха, с размещенными в ней и связанными друг с другом радиальными элементами распорного приспособления, на концах которых закреплены горизонтальные лопасти с механизмами изменения угла атаки, тяговые двигатели, расположенные симметрично относительно центральной оси снаружи от оболочки и составляющие привод вращения последней, топливные баки тяговых двигателей, суппорт с упорным подшипником для кинематической связи гондолы с несущим ротором, и систему управления [3] Недостатками этого комбинированного летательного аппарата являются низкая весовая нагрузка, выполнение аэростатической эластичной емкости шарообразной, что по сравнению с дискообразной формой не дает значительного увеличения весовой нагрузки при ее вращении относительно центральной вертикальной оси, а отсутствие механизма регулирования объема эластичной емкости не позволяет регулировать экранный эффект и величину полезной нагрузки.

Целью изобретения является повышение полезной нагрузки, весовой отдачи и обеспечение снижения удельного расхода топлива при одновременном увеличении скорости полета и маневренности, необходимой при транспортировке грузов на внешней подвеске и производстве строительно-монтажных работ.

Это достигается за счет того, что комбинированный летательный аппарат, содержащий гондолу с управляющим винтом, шасси, систему управления, несущий ротор из аэростатической герметичной эластичной оболочки для газа легче воздуха, с размещенными в ней и связанными друг с другом радиальными элементами распорного приспособления, на концах которых закреплены горизонтальные лопасти с механизмами изменения угла атаки и тяговые двигатели, расположенные симметрично относительно центральной оси снаружи от оболочки и составляющие привод вращения последней, топливные баки тяговых двигателей, суппорт с упорным подшипником для кинематической связи гондолы с несущим ротором, и систему управления, снабжен механизмом регулирования объема оболочки в виде источника давления и связанного с ним сильфона, размещенного вдоль вертикальной оси в центре распорного приспособления и контактирующего с внутренней поверхностью оболочки, распорное приспособление жестким полым тором, закрепленными на концах радиальных элементов, установленной концентрично тору обоймой, охватывающей сильфон и соединенной с основаниями радиальных элементов, при этом концы горизонтальных лопастей имеют вертикальные лопасти, на одной из обойм подшипника суппорта закреплен опорный конус, контактирующий с наружной поверхностью оболочки и соединенный посредством гибких связей с тором, при этом эластичная оболочка выполнена дискообразной формы из верхней и нижней секций, закрепленных периферийной частью на торе, на котором при помощи кронштейнов смонтированы тяговые двигатели, радиус кривизны нижней секции оболочки при рабочем давлении в сильфоне превышает радиус кривизны верхней секции оболочки в 1,1-2,1 раза, диаметр тора больше высоты оболочки в рабочем положении в 1,3-20,0 раз и превышает расстояние между осью вращения оболочки и осью каждого тягового двигателя привода вращения в 3,5-5,5 раз, а диаметр большого основания опорного корпуса меньше диаметра тора в 1,2-6,0 раз.

Кроме того, в комбинированном летательном аппарате топливные баки тяговых двигателей привода вращения аэростатической эластичной оболочки могут быть размещены внутри жесткого полого тора распорного приспособления, а сам комбинированный летательный аппарат может быть снабжен смонтированными на торе убирающимися опорами и установленными на гондоле маршевыми двигателями.

На фиг. 1 схематично изображен общий вид комбинированного летательного аппарата на стоянке с минимальным объемом аэростатической оболочки при сжатом сильфоне и выпущенных убирающихся опорах в разрезе; на фиг. 2 то же при максимальном объеме аэростатической эластичной оболочки при расжатом сильфоне и убранных убирающихся опор в разрезе; на фиг. 3 вид в плане на фиг. 1.

Комбинированный летательный аппарат состоит из гондолы 1 с управляющим приводным винтом 2, маршевыми двигателями 3 и шасси 4. Гондола 1 имеет суппорт 5 с упорным подшипником, одна из обойм которого имеет закрепленный на ней усеченный опорный конус 6, кинематически связанный с несущим ротором 7 аэростатической герметичной эластичной оболочки дискообразной формы, выполненной составной из верхней 8 и нижней 9 выпуклых секций, причем радиус Rн кривизны нижней секции 9 превышает Rв оболочки при рабочем давлении кривизны верхней секции в 1,1-2,1 раз. Несущий ротор состоит из распорного приспособления в виде жесткого полого тора 10, охватывающего концентрично связанную с ним радиальными элементами 11 направляющую обойму 12 и смонтированные при помощи механизмов 13 изменения угла атаки горизонтальные лопасти 14, имеющие на концах вертикальные лопасти 15 горизонтальных перемещений. Кромки верхней 8 и нижней 9 секций эластичной оболочки закреплены на жестком полом торе 10 распорного приспособления, в направляющей обойме 12 которого размещен сильфон 16 механизма изменения объема эластичной оболочки, контактирующий торцами с внутренней поверхностью нижней 9 и верхней 8 секций. Опорный усеченный конус 6 упорного подшипника контактирует с наружной поверхностью нижней 9 секции и соединен гибкими связями 17 с жестким полым тором 10, имеющим кронштейны 18 крепления тяговых двигателей 19 привода вращения, при этом топливные баки 20 двигателей 19 размещены в жестком полом торе 10, который может быть снабжен вспомогательными убирающимися опорами 21 для опирания на основание. Диаметр Dт жесткого полого тора 10 больше высоты Н эластичной оболочки, и диаметр dк большего основания усеченного опорного конуса соответственно в 1,3-20,0 и 1,2-6,0 раз, а давление воздуха в сильфоне 16 и расстояние между осью каждого тягового двигателя 19 и центральной вертикальной осью эластичной оболочки превышает давление в последней газа легче воздуха и диаметр dк большего основания усеченного опорного конуса 6 соответственно в 25-250 и 3,5-5,5 раз.

Работает комбинированный летательный аппарат следующим образом: перед запуском тяговых двигателей 19 и управляющего приводного винта 2 сильфоном 16 устанавливают заданный объем эластичной оболочки, заполняя ее полость газом легче воздуха под требуемым давлением, при этом нижняя 9 секция эластичной оболочки расправляется, а гибкие связи 17 натягиваются и обеспечивают благодаря этому необходимую жесткость распорного приспособления, обеспечивающего дискообразную форму эластичной оболочки, при этом гибкие связи 17 могут быть выполнены регулируемой длины, что позволяет изменять радиус кривизны нижней 9 секции, что позволяет регулировать экранный эффект. На следующем этапе взлета одновременно включают управляющий приводной винт 2, тяговые двигатели 19 привода вращения эластичной оболочки, а после набора заданного числа оборотов ротора 7 лопасти 14 механизмами 13 изменения угла их атаки поворачивают их в положение обеспечивающее их максимальное тяговое усилие (подъемную силу) и производят взлет комбинированного летательного аппарата. После набора заданной высоты тяговые двигатели 19 отключают и включив маршевые двигатели 3, переводят ротор 7 в режим авторотации, причем управление полетом осуществляется изменением угла атаки лопастей 14 ротора 7 и управляющим приводным винтом 2.

Транспортировка негабаритных грузов на внешней подвеске на чертежах условно не показана. Посадка осуществляется в обратном порядке отключения маршевых двигателей при включенных тяговых двигателях 19 привода эластичной оболочке.

Формула изобретения

1. Комбинированный летательный аппарат, содержащий гондолу с управляющим винтом, шасси, несущий ротор из аэростатической герметичной эластичной оболочки для газа легче воздуха с размещенными в ней и связанными друг с другом радиальными элементами распорного приспособления, на концах которых закреплены горизонтальные лопасти с механизмами изменения угла атаки и тяговые двигатели, расположенные симметрично относительно центральной оси снаружи от оболочки и составляющие привод вращения последней, топливные баки тяговых двигателей, суппорт с упорным подшипником для кинематической связи гондолы с несущим ротором и систему управления, отличающийся тем, что он снабжен механизмом регулирования объема оболочки в виде источника давления и связанного с ним сильфона, размещенного вдоль вертикальной оси в центре распорного приспособления и контактирующего с внутренней поверхностью оболочки, распорное приспособление с жестким полным тором, закрепленным на концах радиальных элементов, закрепленной концентрично тору обоймой, охватывающей сильфон и соединенной с основаниями радиальных элементов, при этом концы горизонтальных лопастей имеют вертикальные лопасти, на одной из обойм подшипника суппорта закреплен опорный конус, контактирующий с наружной поверхностью оболочки и соединенный посредством гибких связей с тором, при этом эластичная оболочка выполнена дискообразной формы из верхней и нижней секций, закрепленных периферийной частью на торе, на котором при помощи кронштейнов смонтированы тяговые двигатели, радиус кривизны нижней секции оболочки при рабочем давлении в сильфоне превышает радиус кривизны верхней секции оболочки в 1,1 2,1 раза, диаметр тора больше высоты оболочки в рабочем положении в 1,3 20,0 раз и превышает расстояние между осью вращения и осью каждого тягового двигателя привода вращения в 3,5 5,5 раз, а диаметр большего основания опорного конуса меньше диаметра тора в 1,2 6,0 раз.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что топливные баки тяговых двигателей привода вращения эластичной оболочки размещены в жестком полом торе.

3. Аппарат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен вспомогательными опорами, смонтированными на жестком полом торе.

4. Аппарат по пп.1 3, отличающийся тем, что он снабжен маршевыми двигателями, установленными на гондоле.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3