Активное крыло

Изобретение относится к судостроению и авиационной технике и может использоваться при создании активных крыльев судов и летательных аппаратов, создающих активную струйную тягу. Активное крыло содержит корпус крыла с ускорителем текучей среды и выходным соплом. Ускоритель размещен вдоль хорды крыла и состоит из двух или более сопел на одной оси, герметично соединенных между собой. По крайней мере, одно сопло жестко или с возможностью осевого перемещения введено соосно в следующее по ходу движения воздуха сопло с образованием между соплами полости (полостей). Не менее чем одна полость сообщена с устройствами подачи и отсоса текучей среды (газа, например, воздуха, или воды). Не менее чем в одной полости размещены впускные клапаны на ее стенке и средства энерговозбуждения газа (воздуха). В каждой полости установлены датчики давления, а во входном и выходном соплах - датчики скорости потока текучей среды, при этом информация от датчиков поступает в блок управления работой всего устройства. Технический результат изобретения - уменьшение массы, габаритов двигательной установки, выступающих частей летательных аппаратов, необходимых запасов и расхода топлива, возможность дополнительного размещения полезных грузов. 1 ил.

 

Изобретение относится к летательным аппаратам. Может быть применено также в качестве силовой установки для наземного и водного транспорта (суда на воздушной подушке и др.).

Известно крыло, содержащее корпус крыла со щелевыми соплами вдоль крыла на верхней (засасывающей) поверхности и нагнетатель текучей среды внутри корпуса с водопроточным каналом, который заканчивается соплом водометного движителя и ответвлениями к щелевым соплам [1]. Используется как для управления пограничным слоем на верхней поверхности крыла, так и для получения дополнительной силы тяги судна. Принято за прототип.

Недостатки прототипа - сравнительно небольшая эффективность за счет повышения подъемной силы крыла, прироста силы тяги и КПД.

Известно устройство для создания силы тяги, содержащее компрессор с приводом и ресивер с соплами, выполненными в торцевой стенке устройства, в виде щелевых каналов [2].

Недостатки - сравнительно низкая эффективность, отсутствие средств, позволяющих существенно уменьшить расход топлива и необходимые запасы топлива для транспортного средства.

Аналоги среди летательных аппаратов (ЛА) с размещением в самом крыле двигателей не обнаружены. Считается, что в крыльях должен размещаться в первую очередь запас топлива.

Технический результат изобретения - уменьшение массы, габаритов двигательной установки, выступающих частей ЛА, необходимых запасов и расхода топлива, возможность дополнительного размещения полезных грузов.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащем корпус крыла с ускорителем текучей среды и выходным соплом, ускоритель размещен вдоль хорды крыла и состоит из двух или более сопел на одной оси, герметично соединенных между собой. По крайней мере, одно сопло жестко или с возможностью осевого перемещения введено соосно в следующее по ходу движения воздуха сопло с образованием между соплами полости (полостей). Не менее чем одна полость сообщена с устройствами подачи и отсоса рабочего тела (газа, например, воздуха, или воды), не менее чем в одной полости размещены впускные клапаны на ее стенке и средство энерговозбуждения газа (воздуха) в полости, в каждой полости установлены датчики давления, а во входном и выходном соплах - датчики скорости потока, при этом информация от датчиков поступает в блок управления работой всего устройства.

Схема предлагаемого изобретения изображена на фиг.1. Активное крыло состоит из корпуса 1, ускорителя 2, входного 3 и выходного (реактивного) сопла 4. Ускоритель содержит размещенные соосно сужающееся сопло 5 с входным сечением 3 и критическим сечением 6, сужающееся сопло 7 с критическим сечением 8 и полость 9 между этими соплами. В полости 9 помещены средства энерговозбуждения, например, путем ионизации газа (воздуха) 10 и клапаны 11 на стенке полости 9. Далее по ходу движения воздуха следуют сопло Лаваля 12 с критическим сечением 13 и сопло Лаваля 14 с критическим сечением 15 и выходным сечением 4. Между соплами 7 и 12 имеется полость 17. При этом сопла 5 и 7, а также 7 и 12, 12 и 14 соединены между собой герметично. К полостям 9, 17 и в районе сечения 18 (область А) подсоединены устройства 19 отсоса и подачи воздуха внутрь этих полостей и в область А.

Устройство работает следующим образом. Рассмотрим случай, когда скорость воздуха на входе в устройство отсутствует или она недостаточна для начала устойчивой работы движителя в крыле. Производят ионизацию воздуха в полости 9 с использованием одного или нескольких средств ионизации 10, размещенных в полости. Такими средствами ионизации могут быть нанесенные на внутренние поверхности стенки полости электроды, соединенные с полюсами источника напряжения электротока, или магнитные полосы. Средствами ионизации могут быть также источник искусственного потока элементарных частиц с энергией в интервале от 10 эВ до 1,25·10⁴⁵ эВ или нанесенные на стенки полости покрытия, содержащие радиоактивные элементы. Ионизацию осуществляют, например, возбуждением в воздухе в полости 9 электрического разряда переменным электрическим и/или магнитным полем или путем ввода в полость катализатора процесса ионизации (инертный газ (например, аргон), элементы четвертой группы периодической таблицы химических элементов (например, углерод)) и др. При этом клапаны 11 закрыты. В результате такого воздействия молекулы воздуха (азота и кислорода) частично разрушаются с выделением большого количества тепла и кинетической энергии [3]. Поток расширенного в полости 9 газа вылетает к центральной оси устройства, увлекая (эжектируя) при этом воздух из внешней среды через входное сечение 3. Далее клапаны 11 открываются и в полость 9 поступает (впрыскивается) газ (воздух) из внешней среды или из источника сжатого газа (воздуха). Частота выполнения таких операций (пульсаций) регулируется и может быть достаточно высокой, чтобы обеспечить квазинепрерывный характер работы. Когда скорость потока газа, идущего из полости 9, с учетом эжектируемого из внешней среды (через сопло 5) воздуха между сечениями 3 и 13 будет достаточной для эжекции воздуха из полости 17, в последней возникнет некоторое разрежение. Оно будет способствовать повышению перепада давлений между сечениями 3 и 13 и тем самым увеличению скорости истечения и расхода воздуха через входное сечение 3. Это в свою очередь приведет к усилению вакуумирования полости 17. Такой процесс будет происходить до тех пор, пока перестанет повышаться вакуум в полости. Здесь возможны два исхода. Первый, когда величиной вакуума не управляют, скорость потока будет наибольшей при технически возможной степени вакуума [4]. Второй исход, когда, наоборот, величину вакуума назначают и поддерживают искусственно, скорость потока будет управляемой. При установлении постоянной скорости потока частоту пульсаций постепенно уменьшают вплоть до полного выключения. Движитель начинает работать только за счет засасывания в сопло 17 воздуха из внешней среды вакуумом этой полости. Возникает разрежение в полости 9. При дальнейшем самовакуумировании полостей 9 и 17 в критическом сечении 8 возникает сверхзвуковой поток воздуха, который за счет эжекции создает вакуум в области А, благодаря которому поток разгоняется до гиперзвуковой скорости [4].

Регулировка скорости потока на выходе из движителя в реальном времени производится путем управления величиной вакуума в полостях 9, 17 и в области А. Для этого предусмотрены устройства 19 для отсоса газа (воздуха) при необходимости увеличения скорости и подачи газа (воздуха) для уменьшения скорости потока текучей среды на выходе ускорителя.

Таким образом, использование изобретения позволит уменьшить удельные массогабаритные характеристики, расход и необходимые запасы топлива, удешевить эксплуатацию, упростить конструкцию устройства, перевозить больше полезного груза.

Использованные источники

1. Патент РФ №2176609, Кл. 7 В 63 В 1/24, В 63 Н 11/08.

2. Патент РФ №2025572, кл. 7 F 02 K 11/00, В 60 V 1/14, опубл. 23.12.1991.

3. Е.И.Андреев, О.А.Ключарев, А.П.Смирнов, Р.А.Давыденко. Естественная энергетика. - СПб: Нестор, 2000. - 122 с.

4. Патент WO 03/25379, кл. F 02 К 7/00, опубл. 2003.03.27.

Активное крыло, содержащее корпус крыла с ускорителем текучей среды и выходным соплом, отличающееся тем, что ускоритель размещен вдоль хорды крыла и состоит из двух или более сопел на одной оси, герметично соединенных между собой, по крайней мере, одно сопло жестко или с возможностью осевого перемещения введено соосно в следующее по ходу движения воздуха сопло с образованием между соплами полости (полостей), не менее чем одна полость сообщена с устройствами подачи и отсоса текучей среды (газа, например воздуха, или воды), не менее чем в одной полости размещены впускные клапаны на ее стенке и средства энерговозбуждения газа (воздуха), в каждой полости установлены датчики давления, а во входном и выходном соплах - датчики скорости потока, при этом информация от датчиков поступает в блок управления работой всего устройства.