Беспилотный летательный аппарат
Владельцы патента RU 2432301:
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)
Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано при разработке малоразмерных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) различного назначения. БПЛА содержит фюзеляж 1, несущие плоскости 2, органы управления 3 и силовую установку 4 с кольцевым воздухозаборником 5, камерой сгорания 6 и сопловым аппаратом 7. В носовой части фюзеляжа 1 установлен резонатор 8, имеющий острую пилообразную входную кромку 9 и перфорированную боковую и торцевую стенки 10, соединенные регулируемой перфорацией с генератором 11 водорода топливного картриджа 12. Энергия набегающего потока частично расходуется на генерацию водорода, его нагрев и диссоциацию и утилизацию в камере сгорания 6 и сопловом аппарате 7. За счет снижения средней молекулярной массы водородсодержащего газа в пограничном слое фюзеляжа уменьшается вязкость и трение. Достигается улучшение массогабаритных и летно-технических характеристик беспилотного летательного аппарата, снижение тепловых нагрузок на элементы конструкции и повышение топливной эффективности силовой установки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано при разработке малоразмерных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) различного назначения.
Известен интегрированный и/или модульный высокоскоростной самолет, содержащий фюзеляж, интегрированный с треугольным крылом и силовой установкой, смещенной в хвостовую часть самолета с воздухозаборником и реактивным соплом (патент US №2297371 С2, МПК B64D 33/02, 20.04.2007).
Недостатком данного изобретения является высокая стоимость и сложность изготовления самолета.
Известен многоразовый летательный аппарат-разгонщик (патент RU №2211784 С2, МПК B64C 39/08, 10.09.2003), содержащий переднее крыло прямой стреловидности и заднее крыло обратной стреловидности, образующих с отсеками маршевых двигателей единую жесткую конструкцию, топливные отсеки, шасси, источники электропитания, навигационное оборудование, элементы крепления и отделения в полете полезной нагрузки.
Недостатком известного изобретения является невозможность использования предложенной схемы летательного аппарата-разгонщика для БПЛА.
Известен также гиперзвуковой летательный аппарат (патент RU №2059537 С1, МПК B64C 30/00, 10.05.1996), содержащий фюзеляж с внешней и внутренней оболочками, между которыми расположены высокотемпературный и низкотемпературный реакторы регенерации тепла, воздухозаборник смешанного сжатия, магнитогидродинамический генератор, камеру сгорания, МГД-ускоритель, сопло и предионизатор, размещенный на обечайке воздухозаборника.
Недостатком данного технического решения являются неудовлетворительные массогабаритные характеристики гиперзвукового летательного аппарата.
Наиболее близким из известных технических решений предлагаемому беспилотному летательному аппарату является малоразмерный беспилотный летательный аппарат с пульсирующим детонационным двигателем и способ его функционирования (патент RU №2373114 С1, МПК B64C 39/02, 20.11.2009), содержащий фюзеляж, несущие плоскости, механизацию несущих плоскостей, органы управления и силовую установку с кольцевым воздухозаборником, центральным телом которого является фюзеляж, камерой сгорания и сопловым аппаратом.
Недостатком известного технического решения является повышенное сопротивление и тепловые нагрузки на летательный аппарат при гиперзвуковых режимах полета.
Задачей данного изобретения является снижение трения и тепловых потоков в конструкцию беспилотного летательного аппарата.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении скорости и безопасности полета на гиперзвуке.
Решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что в беспилотном летательном аппарате, содержащем фюзеляж, несущие плоскости, механизацию несущих плоскостей, органы управления и силовую установку с кольцевым воздухозаборником, центральным телом которого является фюзеляж, камерой сгорания и сопловым аппаратом, в носовой части фюзеляжа установлен резонатор, имеющий острую пилообразную входную кромку и перфорированную боковую и торцевую поверхности, соединенные через регулируемую перфорацию с генератором водорода топливного картриджа. Входная кромка выполнена из материала с высокой анизотропной теплопроводностью, а топливный картридж содержит углеродные нанотрубки, заполненные водородом.
Схема беспилотного летательного аппарата приведена на чертеже.
Беспилотный летательный аппарат содержит фюзеляж 1, несущие плоскости 2, органы управления 3 и силовую установку 4 с кольцевым воздухозаборником 5, камерой сгорания 6 и сопловым аппаратом 7. В носовой части фюзеляжа 1 установлен резонатор 8, имеющий острую пилообразную входную кромку 9, выполненную из материала с высокой анизотропной теплопроводностью, при этом угол при вершине зубьев пилообразной входной кромки составляет 45±30°, и перфорированную боковую и торцевую стенки 10, соединенные регулируемой перфорацией с генератором водорода 11 топливного картриджа 12. Топливный картридж 12 содержит углеродные нанотрубки, заполненные водородом.
Беспилотный летательный аппарат функционирует следующим образом.
При воздушном старте БПЛА сбрасывают с летящего самолета и разгоняют до гиперзвуковой скорости с помощью силовой установки 4. Набегающий высокоскоростной поток попадает в резонатор 8 и, нагреваясь при торможении, осуществляет генерацию водорода.
Энергию набегающего потока расходуют на генерацию водорода и диссоциацию молекул. Повышают давление в резонаторе до давления, превышающего полное давление торможения набегающего потока, и водородсодержащий газ выбрасывают через входное отверстие резонатора перед головной частью фюзеляжа 1. При этом давление в резонаторе 8 падает, набегающий поток газа вновь проникает в резонатор, и процесс повторяют.
Водородсодержащий диссоциированный газ, выброшенный из резонатора 8, участвует в формировании энтропийного слоя в окрестности фюзеляжа 1, аккумулирует энергию набегающего высокоскоростного потока и используется в камере сгорании 6 и сопловом аппарате 7 силовой установки 4 для получения тяги.
В результате энергию набегающего потока частично расходуют на генерацию водорода, его нагрев и диссоциацию и утилизируют в камере сгорания 6 и сопловом аппарате 7. За счет же снижения средней молекулярной массы водородсодержащего газа в пограничном слое фюзеляжа уменьшают вязкость и трение.
Таким образом, предлагаемое техническое решение уменьшает трение и тепловой поток в конструкцию носовой части фюзеляжа беспилотного летательного аппарата и способствует росту скорости и безопасности полета. Заявленное изобретение положено в основу предложений ФГУП «ЦАГИ» в рамках мероприятий Федеральной целевой программы "Развитие ОПК на 2007-2010 гг. и на период до 2015 г.".
1. Беспилотный летательный аппарат, содержащий фюзеляж, несущие плоскости, механизацию несущих плоскостей, органы управления и силовую установку с кольцевым воздухозаборником, центральным телом которого является фюзеляж, камерой сгорания и сопловым аппаратом, отличающийся тем, что в носовой части фюзеляжа установлен резонатор, имеющий острую пилообразную входную кромку и перфорированную боковую и торцевую стенки, соединенные регулируемой перфорацией с генератором водорода топливного картриджа.
2. Беспилотный летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что острая пилообразная входная кромка резонатора выполнена из материала с высокой анизотропной теплопроводностью.
3. Беспилотный летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что топливный картридж содержит углеродные нанотрубки, заполненные водородом.
