Планирующий аэростат

 

Изобретение относится к воздухоплаванию, а именно к летательным аппаратам легче воздуха. Сущность: аэростат состоит из герметичной оболочки, выполненной в виде крыла и заполненной гелием, цилиндрической оболочки для теплого воздуха и подвесной системы пилота, закрепленной с помощью строп. Имеются управляющие стропы, связанные с задней кромкой крыла и со стенками щелевого канала, расположенного над носовой частью крыла. На подвесной системе пилота закреплены газовые баллоны и газовые горелки для нагрева воздуха в оболочке. Предложенная конструкция позволяет снизить габариты и повысить аэродинамическое качество аэростата. 14 ил.

Изобретение относится к аэростатическим летательным аппаратам теплового типа и может быть использовано при разработке легких тепловых аэростатов с крылом для планирующего полета.

Прототипом предложенного устройства является планирующий аэростат (дирижабль с мягкой несущей аэростатической оболочкой), содержащий первую аэростатическую оболочку, полость которой заполнена гелием, вторую аэростатическую оболочку, газовые горелки для заполнения теплым воздухом второй аэростатической оболочки горячим воздухом, подвесную систему и стропы крепления подвесной системы к аэростатической оболочке (патент США N 4326681, B 64 B 1/58, 1982).

Предложенный аэростат отличается тем, что первая аэростатическая оболочка имеет форму крыла, вторая аэростатическая оболочка составлена из цилиндрической части и конической части, снабжена компенсатором объема, который расположен в полости цилиндрической части аэростатической оболочки, боковая поверхность которой расположена перед передней кромкой крыла с образованием щелевого канала, стенки которого соединены с управляющей двухсторонней стропой для герметичного перекрытия щелевого канала, управляющая стропа пропущена через боковые кромки гибкого крыла и соединена с кольцом управления щелью, а газовые горелки расположены под конической частью второй аэростатической оболочки.

На фиг. 1-3 даны три проекции планирующего аэростата с индивидуальной подвесной системой; на фиг. 4 - подвесная система пилота и расположение газовых баллонов и газовых горелок; на фиг. 5 - подвесная система и кронштейны газовых горелок,вид сзади; на фиг. 6-8 - аэростат в планирующем полете (даны три проекции аэростата); на фиг. 9 - система управления планирующим аэростатом; на фиг. 10-12 - три проекции планирующего аэростата с многоместной гондолой; на фиг. 13 - система управления щелевым каналом; на фиг. 14 поясняется работа щелевого канала.

Планирующий аэростат состоит из герметичной оболочки 1, выполненной в виде гибкого крыла с аэродинамическим профилем. Эта оболочка аэростата наполнена гелием. Герметичная оболочка внутри имеет вшитые нервюры 2 для придания крылу заданного профиля.

Снизу к гибкой оболочке пришита цилиндрическая оболочка 3, в нижней части переходящая в коническую оболочку 4 с кольцевым отверстием 5.

Внутри цилиндрической оболочки герметичная оболочка гибкого крыла сшита со складками, образующими компенсирующий объем 6.

К гибкому крылу пришиты стропы 7, воспринимающие нагрузку и задающие установочные углы гибкому крылу, его форму в плане и по передней кромке. Стропы соединены с подвесной системой 8 пилота через жесткий дюралевый обод 9.

Для управления планирующим аэростатом по курсу и по тангажу к задней кромке гибкого крыла в области осевой нервюры пришита управляющая стропа 10, пропущенная через кольцо 11 и заканчивающаяся двумя клевантами 12.

Для повышения аэродинамического качества и дальности полета выступающая относительно передней кромки крыла цилиндрическая оболочка 3 сверху крыла имеет плоский участок 13, завершающийся щелевым каналом 14. Щелевой канал расположен над крылом больше, чем наполовину его размаха. Срез сопла (канала) размещен на 1/3 хорды гибкого крыла сверху его.

Щелевой канал герметично закрывается с помощью управляющей стропы 15. Эта стропа обеспечивает регулирование высоты щели сопла канала от 0 до 5 мм. Управление стропой осуществляется с помощью кольца 16. Стропа 15 вшита в кромку щелевого канала.

Цилиндрическая оболочка пришита таким образом, что задняя кромка 17 крыла совпадает с задней линией образующей 18 цилиндра. Передняя кромка цилиндрической оболочки выступает перед гибким крылом на 0,2-0,5 диаметра цилиндра.

На подвесной системе пилота установлены газовые баллоны 19 и газовые горелки 20. Для управления газовыми горелками служит кран с ручкой управления 21. Горелки расположены на кронштейнах 22.

Планирующий аэростат может иметь ранцевую схему, как показано на фиг. 1-9, или может иметь многоместную гондолу 23. Гондола выполнена удобообтекаемой, может быть закрытой. В гондоле могут быть установлены ручки управления для управления стропами 10 и 15. В гондоле расположены сидения 24, газовые баллоны 25, а на кронштейнах 26 над гондолой установлены газовые горелки 27.

Для планирующего аэростата ранцевой схемы объем герметичной гелиевой оболочки (крыла) равен 30-40 м³, а объем тепловой оболочки - около 250-300 м³. Размах крыла (герметичной оболочки) 12 м. При планировании цилиндрическая оболочка и ее нижняя часть складываются от набегающего потока и они принимают вытянутую каплевидную форму в сечении, как показано на фиг. 6-8.

Планирующий аэростат работает следующим образом. Перед полетом на стартовой площадке раскладывают оболочки аэростата и наполняют герметичную оболочку 1 гелием из гелиевого баллона. Оболочка расправляется и поднимается вверх. Когда цилиндрическая оболочка расправится, пилот зажигает газовые горелки и направляет горячий воздух в кольцевое отверстие 5.

Подъемная сила аэростата увеличивается, и аэростат готов к взлету, после чего пилот с помощью ручки 21 увеличивает подачу газа в горелки, подъемная сила повышается и аэростат взлетает. При наборе высоты полет аэростата происходит по ветру (вместе с движущейся массой воздуха). После набора высоты пилот выключает горелки, аэростатическая подъемная сила уменьшается и составляет около 30-50% (подъемная сила гелиевой оболочки). При повышении вертикальной скорости до 2-3 м/с аэростат идет вниз. Его цилиндрическая (тепловая) оболочка складывается, образуя узкий пилон гибкого крыла (как показано на фиг.6-8).

Гибкое крыло, площадь которого 48 м², начинает создавать аэродинамическую подъемную силу (как парашют-крыло). При нагрузке на 1 м² несущей поверхности 3-4 кг/м² минимальная горизонтальная скорость планирующего аэростата около 32-36 км/ч. Максимальная скорость аэростата более 60 км/ч.

Пилотируемый аэростат в режиме аэродинамического полета может лететь в любом направлении, против ветра с возвращением к месту старта или под углом к ветру. Пилот управляет аэростатом в горизонтальном полете с помощью управляющей стропы 10 и клевантов 12 отгибанием или рифлением задних кромок 17 гибкого крыла. Управление аэростатом осуществляется так же, как парапланом или парашютом-крылом (По-9).

Для увеличения аэродинамического качества и дальности полета пилот может на минимальном расходе газа (не увеличивая объема оболочки 3) нагревать воздух в этой оболочке и выпускать его через щелевой канал 14. При этом он регулирует расход воздуха через щелевой канал с помощью управляющей стропы 15. Это позволяет увеличить дальность планирующего полета аэростата. Посадка аэростата в аэростатическом режиме производится обычным для аэростатов образом.

Компенсация изменения объема гелия в гибком крыле (в герметичной оболочке) осуществляется за счет расправления складок компенсирующего объема 6. При нагревании объем 6 увеличивается, при охлаждении гелия он сокращается.

В планирующем полете посадка производится так же, как стандартного парашюта-крыла, или с вертикальной скоростью не больше 3-4 м/с, или в случае горизонтального полета рифлением задних кромок крыла с потерей горизонтальной скорости до нуля перед посадкой.

По сравнению с прототипом предложенное изобретение обеспечивает повышение аэродинамического качества на 15-20%, а также снижает массу и габариты планирующего аэростата.

Формула изобретения

Планирующий аэростат, содержащий первую аэростатическую оболочку, полость которой заполнена гелием, вторую аэростатическую оболочку, газовые горелки для заполнения теплым воздухом второй аэростатической оболочки горячим воздухом, подвесную систему и стропы крепления подвесной системы к аэростатической оболочке, отличающийся тем, что первая аэростатическая оболочка имеет форму крыла, вторая аэростатическая оболочка составлена из цилиндрической и конической частей, снабжена компенсатором объема, который расположен в полости цилиндрической части аэростатической оболочки, боковая поверхность которой расположена перед передней кромкой крыла с образованием щелевого канала, стенки которого соединены с управляющей двусторонней стропой для герметичного перекрытия щелевого канала, управляющая стропа пропущена через боковые кромки гибкого крыла и соединена с кольцом управления щелью, а газовые горелки расположены под конической частью второй аэростатической оболочки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14