Способ и устройство для перемещения в газообразной или жидкой среде



Способ и устройство для перемещения в газообразной или жидкой среде
Способ и устройство для перемещения в газообразной или жидкой среде
Способ и устройство для перемещения в газообразной или жидкой среде
Способ и устройство для перемещения в газообразной или жидкой среде

 


Владельцы патента RU 2412082:

Дробышевский Юрий Васильевич (RU)
Столбов Сергей Николаевич (RU)

Группа изобретений относится к устройствам создания движущей силы для перемещения транспортных аппаратов. Способ создания движущей силы характеризуется воздействием скоростного напора потока среды, набегающей на переднюю поверхность плоскости крыла или винта, в котором набегающий поток на периферии плоскости разворачивают и на задней поверхности создают касательный поток со скоростью большей, чем скорость набегающего потока. Поток на передней кромке задней поверхности направляют от корня к боковой кромке плоскости, пересекают его с потоком, закрученным вдоль боковой кромки задней поверхности плоскости, и их взаимодействием создают силу, ориентированную вдоль плоскости. На задней кромке задней поверхности плоскости скоростным потоком стабилизируют пограничный слой. В первом варианте транспортный аппарат включает лопасти. На периферии плоскости лопасти винта размещена структура профилей с ее элементами. Во втором варианте транспортный аппарат включает крылья. Структура профилей размещена на периферии плоскости крыла. Группа изобретений направлена на повышение эффективности преобразования мощности привода в движущую силу. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Настоящее изобретение относится к транспортным аппаратам, а более точно к устройствам создания движущей силы для перемещения транспортных аппаратов, и может быть использовано в летательных и иных транспортных аппаратах, перемещаемых в газообразной и жидкой среде.

В настоящее время известен способ создания движущей силы летательного аппарата центробежным винтом (см. патент США №2,807,428, от 24.09.1957). В этом способе, посредством центробежного винта, на передней поверхности плоскости которого создают набегающий поток среды и избыточным давлением его скоростного напора поток ориентируют аксиально и радиально и затем посредством искривленного воздухопровода внешнюю среду приводят в аксиальное движение вдоль оси винта. Всем этим создается аксиально-направленный импульс, формирующий движущую силу аппарата. Недостатком способа является низкая эффективность преобразования скоростного напора лопастей винта в движущую силу аппарата. Это обусловлено и паразитным влиянием индуктивного сопротивления, возникающего при взаимодействии аксиального потока воздуха и днища аппарата. Этим сужается область его применения.

В настоящее время известен и способ придания движущей силы транспортным аппаратам, перемещающимся в жидкой или газообразной среде, например летательных аппаратов вертикального взлета и посадки, обладающих винтом. Известен, например, способ создания движущей силы вертолетов, включающих различные конструкции с вертикально ориентированным винтом (см. Изаксон А.М. Советское вертолетостроение. М. Машиностроение, 1991.) Это способ создания движущей силы включает создание набегающего на винт потока среды и избыточным давлением его скоростного напора формирование подъемной силы, перемещающей аппарат. В нем происходит формирование вихревого движения вокруг лопасти винта и отклонение направления потока рабочей среды при ее взаимодействии с вихрем. Недостатком является невысокая энергетическая и геометрическая эффективность преобразования мощности двигателя в усилие и большие габариты винта, выходящие за размеры корпуса аппарата. Это вызвано тем, что подъемная сила аппарата ограничена малостью угла наклона рабочей плоскости винта, что вызвано срывом потока и возникающими неустойчивостями его работы. Сложность поведения больших вращающихся лопастей усложняет аппарат и увеличивая его стоимость. Этим ухудшается безопасность и сужается применение устройств, использующих способ.

Известен способ создания в жидкой или газообразной среде подъемной силы для транспортных аппаратов, для летательных аппаратов, обладающих крылом, например, самолетов. (См. патент США №2,589,994, от 18.03.1952.) Он включает создание посредством привода относительного перемещения рабочей среды и профилированной рабочей плоскости крыла. Скоростным напором набегающего на крыло потока создают подъемную силу путем формирования вихревого движения вокруг крыла и отклонения потока при их взаимодействии. Для повышения эффективности способа скоростной поток создается прямо над крылом. Недостатком способа является низкая эффективность преобразования мощности привода в подъемную силу. Это вызвано тем, что подъемная сила крыла ограничена малым углом наклона рабочей плоскости крыла к набегающему потоку, что связано со срывом потока и возникающими неустойчивостями его работы.

Наиболее близким к изобретению по сущности и достигаемому результату является способ создания движущей силы в жидкой или газообразной среде посредством решетки пластин, например, при создании систем спасения для космических аппаратов. (См. Л.Г.Лойцянский. Механика жидкости и газов. Физматгиз. М. 1959 г.) Этот способ создания в газообразной или жидкой среде движущей силы транспортного аппарата включает относительное перемещение рабочей среды и профилированной рабочей плоскости, когда на передней поверхности плоскости крыла или винта создают набегающий поток среды, разворачивают его и на задней поверхности плоскости создают касательный поток со скоростью, большей, чем скорость набегающего потока. Импульс этого потока формирует подъемную силу. Сила, создаваемая решетчатым крылом, может быть больше подъемной силы обычного крыла, но для получения большой подъемной силы крыло необходимо размещать поперек потока, лобовое сопротивление является высоким, что ограничивает область применения такого крыла, или винта, когда оно приведено во вращение.

Известен транспортный аппарат, перемещаемый в среде, например летательный аппарат, включающий винт в виде центробежного вентилятора, содержащего радиальные профилированные лопатки. Это устройство для создания движущей силы в газовой или жидкой среде включает движущуюся профилированную рабочую плоскость. Вентилятор размещен в аппарате, не выходит за его размеры и создает поток среды, направленный вдоль оси устройства импульс, приводящий его в движение, чем и формируется движущая сила. (См. патент США №2,807,428, от 24.09.1957.) При этом скорость формируемого потока меньше скорости внешней кромки винта, что ограничивает формируемый импульс и движущую силу. Недостатком является низкая эффективность преобразования энергии вращения центробежного вентилятора в движущую силу аппарата. Этим сужается область его применения.

Известен транспортный аппарат, перемещающийся в жидкой, или газообразной среде, например летательный аппарат, обладающий винтом. (См. Изаксон A.M. Советское вертолетостроение. М. Машиностроение, 1991.) Устройство содержит профилированные рабочие плоскости, выполненные в виде винта, который приводит среду в аксиальное движение вдоль оси, чем создается сила, приводящая аппарат в движение. Недостатком транспортного аппарата являются его большие размеры - диаметр винта, сложность его конструкции и малая эффективность преобразования мощности двигателя в движущую силу, сужающие область применимости. Наиболее близким к изобретению по сущности и достигаемому результату является устройство для создания в жидкой или газообразной среде подъемной силы посредством крыльев, например самолет. (См. патент США №2,807,428, от 24.09.1957.) Устройство содержит крылья в виде профилированных плоскостей, которые движутся относительно среды, чем создается сила, удерживающая транспортный аппарат в воздухе в процессе движения. Для повышения эффективности аппарата скоростной поток создается прямо над крылом. Недостатком аппарата являются большие геометрические размеры аппарата - размах крыла и относительно невысокая энергетическая эффективность преобразования мощности двигателя в подъемную силу, сужающие область его применимости.

В основе изобретения лежит задача разработать способ и устройство, обладающее высокой энергетической и геометрической эффективностью преобразования мощности привода в движущую силу транспортных аппаратов, перемещаемых в жидкой и газовой среде, в частности летательных аппаратов.

Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является расширение области применения транспортных аппаратов.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что реализуется способ создания движущей силы транспортного аппарата в газовой или жидкой среде воздействием давления скоростного напора потока среды, набегающей на переднюю поверхность плоскости крыла или винта, характеризующийся тем, что на его периферии набегающий поток разворачивают и на задней поверхности плоскости создают касательный поток со скоростью большей, чем скорость набегающего потока.

Сущность способа заключается в том, что создают скоростной напор потока среды, набегающей на крыло или винт, но в отличие от варианта обычного «толстого» крыла или винта, когда результатом является удвоение скорости потока над и под крылом и затем формирование вихря, в способе скорость потока над плоскостью увеличивают более чем вдвое. А поэтому растет разрежение над ним, идет подсос и ускорение массы к задней плоскости крыла или винта и растет подъемная, движущая сила, формируемая способом.

При этом поток на передней кромке задней поверхности направляют от корня к боковой кромке плоскости, пересекают его с потоком, закрученным вдоль боковой кромки задней поверхности плоскости, и при их взаимодействии создают силу, ориентированную вдоль плоскости крыла или винта, а скоростным потоком среды на задней кромке задней поверхности плоскости предотвращают срыв пограничного слоя с него. В этом случае поверхностный поток, формируемый структурой профилей в передней кромке плоскости крыла или винта, взаимодействует с вихрем, формируемым структурой профилей на их боковой кромке, и в результате возникает сила, касательная плоскости и направленная перпендикулярно потоку, формируемому передней кромкой. Она лежит в плоскости крыла или винта, и если плоскость профилирована и ориентирована своей частью поперек набегающего потока, то подъемная (движущая) сила, формируемая устройством, растет. При этом поток, формируемый на задней кромке поверхности, создает разрежение вдоль нее и тем самым идет отсос массы из области пристеночной зоны задней поверхности. Но известно, что отсасывание даже небольшой части потока с задней поверхности крыла предотвращает срыв пограничного слоя с него, делает поток ламинарным и уменьшает лобовое сопротивление крыла, что позволяет ему устойчиво создавать подъемную силу даже при больших углах атаки крыла или лопасти винта.

Возможно при этом, что поток на задней кромке задней поверхности крыла или винта направляют к корневой части плоскости и рекуперируют азимутальную и радиальную часть вложенной энергии потока. В этом случае, в случае винта рекуперация идет при движении потока к оси, как в радиальной турбине, а в случае крыла поток создает избыточное давление на задней поверхности корпуса аппарата, чем уменьшает сопротивление набегающему на транспортный аппарат (самолет) потоку.

Возможно при этом, что поток на задней кромке задней поверхности крыла или винта направляют от корня к боковой кромке плоскости на одну или несколько дополнительных плоскостей, разворачивают и преобразуют азимутальную и радиальную составляющие потока в движущую силу.

Для осуществления способа используют транспортный аппарат, включающий винт с лопастями, характеризующийся тем, что структура профилей с ее элементами размещена на периферии плоскости лопасти винта, на передней кромке винта элементы структуры профилей ориентированы вдоль набегающего потока под углом к нему, а их профили направлены к боковой кромке плоскости, элементы структуры профилей боковой кромки плоскости ориентированы веерообразно и профили изогнуты против движения лопасти, на задней кромке винта элементы структуры ориентированы вдоль набегающего потока, поперек его, и вся структура образует с лопастью единый вогнутый профиль винта.

Известно, что разрежение, создаваемое на задней поверхности лопасти, квадратично зависит от скорости потока газа над ней и потому от скорости ее вращения. Известно и то, что в решетке рост скорости потока за ней растет пропорционально тангенсу угла, на который решетка отклоняет набегающий исходный поток, а это при больших углах очень сильная зависимость и при углах больших 50° рост скорости превышает удвоение и быстро растет и далее. Также резко растет и разрежение на лопасти винта, у которого на периферии размещена структура крыловых профилей. Но при этом структура профилей не является решеткой профилей, поскольку ее элементы не фиксированы с жесткой регулярностью при их размещении на разных участках периферии винта или крыла. При работе в целом, в этом случае на периферии винта в области, формируемой кромками вращающихся лопастей, формируется область разрежения, в которую идет подсос массы как с передней, так и с боковой части поверхности области. Идет передача импульса от винта ко всей всасываемой массе, область работает как массовое сопло и скорость потока, вытекающего с нижней торцевой части, достигает и даже может превышать скорость внешней кромки винта. Это позволяет в реализуемом согласно данного способа транспортном аппарате получить подъемную (движущую) силу при меньших размерах (диаметре) винта, вплоть до его размеров, сравнимых и даже меньших, чем корпус аппарата. Это расширяет область его применения, вплоть до безопасного применения при движении в условиях города. При том поскольку идет передача продольного импульса большой подсасываемой массе уже в области винта, то подобно передаче продольного импульса большой массе газа во вторичных контурах многоконтурного реактивного двигателя растет и энергетическая эффективность устройства.

Возможен транспортный аппарат, характеризующийся тем, что дополнительно содержит более чем одну неподвижную плоскость, причем часть ее выполнена в виде направляющих лопаток, а на другой размещена структура профилей, ориентированных поперек потока, формируемого винтом, и изогнутых против направления потока передней кромкой, а задней кромкой профиля - в направлении движущей силы. Плоскость выполнена в виде направляющих лопаток на участке, где идет всасывание рабочей среды. Для этого лопатки в этой области могут быть изогнуты как в направлении вращения винта, так и против него. В области, где поток стекает с винта, он направлен на структуру профилей, размещенную на части дополнительной плоскости. При этом азимутальная и радиальная составляющие потока, взаимодействуя со структурой профилей, изменяют направление движения на аксиальное, и создают тяговое усилие, направленное вдоль оси винта. Дополнительные плоскости, охватывая область винта, повышают безопасность аппарата.

Рассмотренный выше винт совместно с неподвижными плоскостями может быть как тянущим, так и толкающим винтом. При этом интересен вариант их размещения на двигателе, в частности на реактивном двигателе. Тянущий винт при этом может быть предкамерой двигателя, а на выходе его может быть размещен толкающий винт.

Существенными аспектами такого варианта является то, что при малых размерах, а поэтому и при больших оборотах (при той же окружной скорости кромки) предлагаемых винтов, в двигателе может отсутствовать редуктор. Это ведет к упрощению и снижению его стоимости, а толкающий винт делает двигатель неявно двухконтурным, поскольку его протяженная структура и работа в режиме массового сопла, реализуют это.

Возможен транспортный аппарат, характеризующийся тем, что элементы структуры профилей на задней кромке плоскости лопасти ориентированы вдоль набегающего потока, а профили изогнуты и направлены к оси вращения винта. Это позволяет рекуперировать часть азимутальной составляющей энергии потока и снизить энергозатраты устройства.

Возможен транспортный аппарат, характеризующийся тем, что элементы структуры профилей на задней кромке плоскости лопасти ориентированы поперек набегающего потока, а профили изогнуты и направлены вдоль оси против направления движения аппарата. Это позволяет трансформировать часть азимутальной составляющей энергии потока в тяговое усилие винта.

Возможен транспортный аппарат, характеризующийся тем, что элементы структуры профилей на задней кромке плоскости лопасти ориентированы вдоль набегающего потока, а профили изогнуты и направлены от оси вращения винта. Если при работе устройства аксиальная составляющая потока не теряется, а приобретенная радиальная составляющая велика, то при подобном выполнении винта под ним создается область пониженного давления. Разрежение над корпусом транспортного аппарата и взаимодействие стекающего с винта потока с корпусом аппарата позволяют повысить эффективность устройства. Выступающая за размеры винта внешняя часть корпуса, выполненного осесимметрично, может быть при этом профилирована и участвовать в повышении эффективности аппарата.

Частным случаем этого варианта является случай, когда элементы структуры профилей на задней кромке лопасти ориентированы веерообразно, а их профили изогнуты поперек направления движения лопасти и направлены от оси вращения винта. Это позволяет, не потеряв сформированной аксиальной составляющей потока и развернув его радиально, создать над корпусом аппарата область разрежения, которая дополнительно участвует в создании его подъемной (движущей) силы.

Возможен транспортный аппарат, включающий крылья, который характеризуется тем, что структура профилей с элементами размещена на периферии плоскости крыла, на передней кромке плоскости крыла элементы структуры профилей ориентированы вдоль набегающего потока и профили направлены к боковой кромке плоскости, элементы структуры профилей на боковой кромке плоскости ориентированы веерообразно и профили изогнуты против движения крыла, на задней кромке крыла элементы структуры профилей ориентированы вдоль набегающего потока и вся структура профилей с плоскостью образует единый вогнутый профиль крыла.

В результате такого выполнения крыльев транспортного аппарата, процессы на которых подобны процессам, описанным при объяснении работы винта, также растут как геометрическая, так и энергетическая их эффективность.

Возможен транспортный аппарат, характеризующийся тем, что расположенные на задней кромке крыла задние кромки элементов структуры профилей изогнуты к корню крыла. В этом случае формируемый на этих кромках крыла поток создает избыточное давление на задней поверхности корпуса аппарата, чем уменьшает сопротивление набегающему на транспортный аппарат (самолет) потоку.

Возможен транспортный аппарат, характеризующийся тем, что на задней кромке крыла задние кромки элементов структуры профилей изогнуты к концу крыла, где дополнительно размещены концевые шайбы со структурой профилей. При этом элементы структуры профилей могут быть ориентированы вертикально, а профили изогнуты передней кромкой против набегающего потока, а задней кромкой ориентированы по направлению движения аппарата. При этом поток, направленный к периферии крыла, взаимодействуя со структурой профилей, изменяет направление своего движения на продольное, и создает усилие, направленное вдоль оси аппарата и уменьшающее его лобовое сопротивление. Возможен и случай, когда элементы структуры профилей ориентированы горизонтально, а профили изогнуты передней кромкой против набегающего потока, а задней кромкой ориентированы вертикально, в направлении действия подъемной силы. При этом поток, идущий к периферии крыла, на торцевой шайбе со структурой профилей, изменяет направление движения на вертикальное, создает усилие, увеличивающее подъемную силу.

Возможен транспортный аппарат, характеризующийся тем, что элементы структуры профилей на передней кромке крыла отсутствуют и оставлены элементы структуры профилей, расположенные на боковой и задней кромках крыла, при этом задние кромки изогнуты к корню крыла, а крыло выполнено с обратной стреловидностью в плане.

В этом случае эффективность крыла несколько падает, но его конструкция резко упрощается. При этом формируемый на задней кромке крыла быстрый приповерхностный поток создает разрежение на задней поверхности плоскости крыла. И тем самым идет отсос массы из области пристеночной зоны задней поверхности в этот поток. Но известно, что отсасывание уже небольшой части потока с задней поверхности крыла предотвращает срыв пограничного слоя, делает поток ламинарным и уменьшает лобовое сопротивление крыла, что позволяет ему устойчиво создавать подъемную силу даже при больших углах атаки крыла. Этим уменьшается сопротивление набегающему на транспортный аппарат (самолет) потоку и улучшаются его летные характеристики.

Таким образом, указанное конструктивное выполнение транспортного аппарата позволяет повысить его энергетическую и геометрическую эффективность.

Цели и преимущества настоящего изобретения будут понятны из следующего примера его осуществления и предлагаемых чертежей, на которых:

Фиг.1 - транспортный аппарат с консольным размещением двигателей с тянущим и толкающим винтами (схематически).

Фиг.2 - вариант выполнения лопастей винта (схематически).

Фиг.3 - транспортный аппарат с крылом (схематически).

Фиг.4 - профиль сечения структуры на периферии плоскости (схематически).

Примеры выполнения устройства

На фиг.1 схематически изображен транспортный летательный аппарат, который представляет конструкцию, включающую корпус 1, в котором размещены: полезный груз, включая экипаж системы питания двигателей и элементы системы управления. Двигатели 2 размещены на корпусе аппарата на консолях. Они могут быть размещены и на корпусе аппарата 1 непосредственно или внутри него. На валу двигателя 2, непосредственно или после встроенного редуктора и привода, размещены двухлопастные или многолопастные винты 3 (тянущий и (или) толкающий). Дополнительные плоскости 4 размещены либо сразу на корпусе двигателя 2, либо на корпусе аппарата 1, если двигатели 2 размещены непосредственно в корпусе аппарата 1. Дополнительные плоскости 4 имеют участок направляющих лопаток 5 и участок коррекции выходящего потока 6, на котором может быть размещена структура профилей 8. Кроме того, на корпусе аппарата 1 размещены неуказанные на схеме активные элементы системы управления аппаратом. Лопасти винта изображены на фиг.2, а плоскости крыльев на фиг.3. Они содержат основную плоскость 7 и размещенную на периферии плоскости крыла или лопасти винта структуру профилей 8 с ее профилированными элементами 9. Вся плоскость профилирована и имеет вид вогнутой поверхности.

Устройство работает следующим образом.

Опишем работу данного устройства на примере одного из вариантов, например, показанного на фиг.1. Вращением винта 3 от вала двигателя 2, создают скоростной напор потока среды, которая в результате вращения набегает на лопасти винта 3. Структура профилей 8 из профилированных элементов 9, находящихся на периферии плоскости 7 лопастей, разворачивает набегающий поток и направляет вдоль структуры профилей 8. Поскольку набегающая на плоскость винта среда после ее разворота профилированными элементами 9 движется полого к структуре профилей 8, то скорость развернутого потока над плоскостью увеличивается, причем при соответствующей геометрии профилей более чем вдвое. Существенно, что при этом идет взаимная мультипликация и усиление потоков формируемых последовательно размещенными друг за другом элементами 9 структуры профилей 8. А тем самым увеличивается разрежение над ним, идет подсос к ним и ускорение массы среды, причем как с передней, так и с боковой поверхности области, омываемой вращающимся винтом 3. Растет подъемная или движущая сила, формируемая способом. Существенны и более тонкие аспекты профилирования элементов структуры размещенной на периферии лопасти винта. Прежде всего поток на передней кромке задней поверхности лопасти направляют от корня к боковой кромке плоскости 7, где пересекают с потоком, закрученным вдоль этой боковой кромки задней поверхности плоскости 7, вдоль которой элементы ориентированы веерообразно.

И в результате взаимодействия этих потоков создают силу, ориентированную вдоль плоскости 7. Сила пропорциональна векторному произведению радиальной составляющей набегающего потока на ротор вихря, формируемого закрученным потоком от веерообразно размещенных элементов решетки. Существенен и еще один аспект работы устройства. На задней кромке задней поверхности лопасти винта 3 скоростной поток от структуры профилей 8, отсасывая пристеночный поток на себя, предотвращает срыв пограничного слоя и тем самым позволяет обеспечивать его работу при больших углах атаки лопасти винта, а этим и увеличить его подъемную силу.

Важно и то, что в предлагаемом винте 3 длина может быть сравнима и больше радиуса. Поэтому часть периметра винта, включающая переднюю и боковую часть винта, на которой идет подсос к нему массы с относительно небольшой входной скоростью потока, изначально больше той, донной, торцевой части, на которой идет сток потока. Устройство в этом случае представляет собой массовое сопло, а поэтому в нем возможны режимы, когда продольная скорость потока на выходе становится сравнимой, или даже большей, чем скорость окружной кромки лопасти винта.

Дополнительные плоскости 4, охватывая винт 3, на участке направляющих лопаток 5, направляют входящий поток. В этом случае возможны варианты. Если направляющие лопатки 5 ориентируют поток среды по направлению вращения винта 3, то снижаются энергозатраты в устройстве, но и падает его тяга. Если же направляющие лопатки 5 ориентируют поток против вращения винта, то это ведет к росту эффективной угловой скорости и одновременному росту как энергозатрат, так и тяги аппарата. Дополнительные плоскости 4, экранируя винт 3, повышают безопасность аппарата, прикрывая винт 3 снаружи. А на своей торцовой части, где размещен участок коррекции выходящего потока 6, может быть размещена структура профилей 8, которая преобразует азимутальную и радиальную составляющие потока в аксиальный поток.

При этом элементы структуры на нижней кромке винта 3 могут быть выполнены в нескольких вариантах, которые ведут к разным режимам работы транспортного аппарата. Возможно, когда оси элементов структуры профилей 8 на задней кромке лопасти винта 3 в основном ориентированы вдоль оси вращения винта 3, а задние кромки элементов 9 ориентируют поток к оси. В этом случае в процессе работы винта 3 идет рекуперация азимутальной составляющей скорости потока при сохранении аксиальной составляющей. Возможно, когда оси элементов структуры профилей на задней кромке лопасти винта 3 в основном ориентированы радиально, а задние кромки элементов структуры профилей ориентируют поток вдоль оси. В этом случае она ведет себя как сложный закрылок, в процессе работы идет прирост аксиальной составляющей скорости потока, и растет тяга винта. В обоих этих случаях азимутальная составляющая уходящего потока все же сохраняется и в транспортном аппарате, после винта 3, целесообразна установка дополнительных плоскостей 4, которые также могут быть выполнены в виде структуры крыловых профилей 8 с элементами 9 и которые переводят азимутальную составляющую скорости потока в аксиальную составляющую. При этом целесообразны конструкции транспортного аппарата с толкающим винтом. Открытый снаружи, протяженный вдоль оси винт 3 ведет себя как «затопленная струя», которая, присасывая к себе массу внешней среды и передавая ей продольный импульс, создает тягу аппарата.

Интересен и вариант, когда подобный винт установлен на входе в реактивный двигатель и является предкамерой, формирующей скоростной поток (дозвуковой и даже сверхзвуковой на входе в двигатель, уже в стартовом режиме его работы) на входе в камеру его сгорания. Это возможно, поскольку продольная скорость формируемого таким винтом потока может быть сравнима или даже выше скорости внешней кромки винта. Это может позволить упростить конструкцию двигателя. При этом на его выходе может быть установлен толкающий винт.

Лопасти всасывающего винта могут в этом случае быть исполнены без структуры профилей на задней кромке, а лопасти толкающего винта - без структуры профилей на передней их кромке. Дополнительные плоскости 4, установленные на входе в двигатель, также в этом случае выполняются без структуры профилей на задней кромке. (На фиг.1 дополнительные плоскости 4 нарисованы только на одном консольном двигателе.)

Особо надо рассмотреть случай, когда оси элементов 7 структуры профилей на задней кромке лопасти винта в основном ориентированы вдоль оси вращения винта, а задние кромки элементов структуры профилей направляют поток от оси. В этом случае в процессе движения растут азимутальная и радиальная составляющие скорости потока, и сохраняется его аксиальная составляющая. В торцевой части винта на задней кромке тогда может быть сформирована область пониженного давления, и становятся целесообразны конструкции с подъемным (или тянущим) винтом, но и обязателен учет взаимодействия потока от винта с корпусом. Целесообразно, когда радиальные размеры корпуса при этом больше размеров винта и на передней части корпус имеет радиальную (торовидную) форму, а поток от винта касается корпуса 1 и затем, омывая его, уходит от аппарата против его движения. При этом на корпусе такого аппарата целесообразна установка дополнительных плоскостей 4, которые преобразуют азимутальную и радиальную составляющие потока в аксиальный поток.

В случае крыла основные закономерности работы, описанные выше, в основном повторяются. Особо только необходимо рассмотреть упрощенный вариант реализации крыла. На фиг.3 дан вариант транспортного аппарата, у которого элементы структуры профилей на передней кромке крыла отсутствуют и оставлены только элементы структуры профилей, расположенные на боковой и задней кромках крыла, при этом задние кромки профилей изогнуты к корню крыла (см. фиг.4), а крыло выполнено с обратной стреловидностью в плане. В этом случае формируемый поток, обусловленный обратной стреловидностью крыла и текущий от корня крыла к его периферии вдоль задней его поверхности, взаимодействует с вихрем, сформированным на боковой кромке крыла. В результате их взаимодействия возникает сила, направленная в вдоль плоскости аппарата и имеющая как вертикальную, подъемную составляющую, так и тяговую составляющую, направленную против набегающего на крыло потока среды. При этом формируемый на задней кромке крыла быстрый приповерхностный поток создает разрежение на задней поверхности плоскости крыла и предотвращает срыв пограничного слоя с задней поверхности плоскости крыла.

1. Способ создания движущей силы транспортного аппарата в газовой или жидкой среде воздействием давления скоростного напора потока среды, набегающей на переднюю поверхность плоскости крыла или винта, в котором набегающий поток на периферии плоскости разворачивают и на задней поверхности создают касательный поток со скоростью, большей чем скорость набегающего потока, отличающийся тем, что поток на передней кромке задней поверхности направляют от корня к боковой кромке плоскости, пересекают его с потоком, закрученным вдоль боковой кромки задней поверхности плоскости, и их взаимодействием создают силу, ориентированную вдоль плоскости, а на задней кромке задней поверхности плоскости скоростным потоком стабилизируют пограничный слой.

2. Транспортный аппарат, включающий винт с лопастями, отличающийся тем, что на периферии плоскости лопасти винта размещена структура профилей с ее элементами, на передней кромке винта элементы структуры профилей ориентированы вдоль набегающего потока под углом к нему, а их профили направлены к боковой кромке плоскости, элементы структуры профилей боковой кромки плоскости ориентированы веерообразно и их профили изогнуты против движения лопасти, на задней кромке винта элементы структуры профилей ориентированы вдоль набегающего потока и вся структура профилей образует с лопастью единый вогнутый профиль винта.

3. Транспортный аппарат по п.2, отличающийся тем, что элементы структуры профилей на задней кромке плоскости лопасти ориентированы вдоль набегающего потока, а профили изогнуты и направлены от оси вращения винта.

4. Транспортный аппарат по п.2, отличающийся тем, что элементы структуры профилей на задней кромке плоскости ориентированы поперек набегающего потока, а их профили изогнуты и направлены вдоль оси против направления движения аппарата.

5. Транспортный аппарат по п.2, отличающийся тем, что дополнительно содержит неподвижные плоскости, причем часть их выполнена в виде направляющих лопаток, а на другой размещена структура профилей с ее элементами, профили которых ориентированы поперек потока, формируемого винтом, и изогнуты передней кромкой против направления потока, а задней кромкой в направлении движения аппарата.

6. Транспортный аппарат, включающий крылья, отличающийся тем, что структура профилей с ее элементами размещена на периферии плоскости крыла, на передней кромке плоскости крыла элементы структуры профилей ориентированы вдоль набегающего потока и профили направлены к боковой кромке плоскости, элементы структуры на боковой кромке плоскости ориентированы веерообразно и профили изогнуты против движения крыла, на задней кромке крыла элементы структуры ориентированы вдоль набегающего потока и вся структура профилей с плоскостью образует единый профиль крыла.

7. Транспортный аппарат по п.6, отличающийся тем, что на задней кромке крыла задние кромки элементов структуры профилей изогнуты к концу крыла, где дополнительно размещены концевые шайбы со структурой профилей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано в системах управления беспилотными летательными аппаратами и планерами. .

Изобретение относится к выведению космических аппаратов (КА) на орбиты с помощью пилотируемых авиационно-космических комплексов (в частности, с баллистическими ракетами массой от 100 т и более).

Изобретение относится к авиационной технике. .

Изобретение относится к области парашютостроения и может быть использовано для вертикального спуска человека с заранее раскрытым парашютом с обрывов, вышек, а также с холмов, гор путем планирования без предварительного разбега или предварительного свободного падения, и в экстремальных видах спорта и в качестве аттракционов.

Изобретение относится к авиации и касается создания летательного аппарата (ЛА), используемого как самолет, вертолет или планер. .

Изобретение относится к сверхлегкой авиации. .

Изобретение относится к авиации, а именно к летательным аппаратам, и может быть использовано для создания преобразуемых летательных аппаратов, обладающих свойствами самолета, вертолета и планера.

Изобретение относится к сельскохозяйственной авиации и может быть использовано для обработки сельскохозяйственных и лесных насаждений ядохимикатами. .

Изобретение относится к летательным аппаратам с балансирным управлением. .

Изобретение относится к административным самолетам большой дальности. .

Изобретение относится к летательным аппарата с низким уровнем шума, в частности, во время взлета и посадки. .

Изобретение относится к области авиации. .

Изобретение относится к области авиационной техники. .

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано для проектирования крыльев дозвуковых самолетов. .

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано для проектирования крыльев дозвуковых самолетов. .

Изобретение относится к области авиации. .
Наверх