Способ управления летательным аппаратом вертикального взлета и посадки


 


Владельцы патента RU 2503589:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) (RU)

Изобретение относится к области авиации, в частности к способам управления летательными аппаратами вертикального взлета и посадки. Способ управления летательным аппаратом вертикального взлета и посадки, содержащим дискообразный или тороидальный фюзеляж с несущими винтами, ось вращения которых совпадает с осью фюзеляжа, расположенными внутри канала, образованного фюзеляжем, или выше его, предусматривает установку в фюзеляже по периферии тороидального герметичного резервуара, который заполняют жидкой средой, и средств, обеспечивающих перераспределение жидкой среды в тороидальном герметичном резервуаре. Перераспределяя жидкую среду в тороидальном герметичном резервуаре, обеспечивают изменение и/или фиксацию положения центра масс летательного аппарата относительно оси приложения силы тяги двигателя, при этом точка приложения тяговой силы двигательного устройства расположена выше центра масс летательного аппарата. Движение летательного аппарата в пространстве обеспечивают смещая центр масс летательного аппарата в направлении, совпадающем с необходимым направлением полета, и одновременно увеличивая или уменьшая силу тяги двигателя. Достигается упрощение и повышение надежности системы управления летательным аппаратом вертикального взлета и посадки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области авиации, а именно к способу управления ориентацией и направлением полета летательных аппаратов дискового типа вертикального взлета и посадки.

В настоящее время существует большое количество различных способов и конструктивных решений для управления полетом летательных аппаратов вертикального взлета и посадки. Они заключаются в изменении направления протекания аэродинамических потоков при помощи разного рода заслонок, закрылок, изменением положения и вектора тяги двигателя относительно корпуса и т.д.

Известен способ управления дистанционно-пилотируемым летательным аппаратом (Патент РФ №2021165, МПК В64С 29/00, В64С 15/00, 1994 г.) с соосными несущими винтами, заключающийся в регулировке курсового угла с помощью газодинамических органов управления, размещенных в хвостовой части летательного аппарата, угла крена - с помощью газодинамических органов управления, размещенных по бортам летательного аппарата, скорости полета - путем разворота летательного аппарата на необходимый отрицательный угол атаки с помощью газодинамической системы управления по тангажу, размещенной в хвостовой части летательного аппарата, и одновременно с разворотом по углу атаки изменением числа оборотов двигателя, а высоты полета - изменением числа оборотов двигателя.

Также известен способ управления летательным аппаратом (Патент РФ №2062246, МПК В64С 29/00, 1996 г.), предусматривающий использование тороидального фюзеляжа, концентричного с осью несущих винтов и образующего канал, имеющий входное отверстие для воздуха и два вращающихся в противоположном направлении несущих винта, расположенных внутри канала, образованного фюзеляжем, для вращения вокруг оси вращения, которая совпадает с осью фюзеляжа, и приложение дифференциального и общего шага к вращающимся в противоположные стороны несущим винтам для управления летательным аппаратом по рысканью, в котором осуществляют совместное изменение общего шага лопастей несущих винтов для управления подъемом летательного аппарата, циклическое изменение шага лопастей несущих винтов для управления летательным аппаратом по крену и тангажу и при полете вперед выборочное применение циклического шага для создания момента несущих винтов, действующего в направлении, противоположном моменту кабрирования фюзеляжа, вызываемому дифференциальным распределением вокруг тороидального фюзеляжа скорости воздушного потока, входящего в указанный канал несущих винтов.

Недостатком известных способов является необходимость наличия сложной системы распределения и направления газодинамических потоков, предполагающей большое количество задвижек и направляющих, имеющих сложный механический привод, что уменьшает надежность летательного аппарата.

Авторам не известны способы управления полетом, осуществляемые с помощью изменения положения центра масс летательного аппарата.

Техническим результатом является создание простого и надежного способа управления летательным аппаратом вертикального взлета и посадки.

Технический результат достигается тем, что в способе управления летательным аппаратом вертикального взлета и посадки, предусматривающем использование дискообразного или тороидального фюзеляжа с несущими винтами, ось вращения которых совпадает с осью фюзеляжа, расположенными внутри канала, образованного фюзеляжем, или выше его, в фюзеляже по периферии устанавливают тороидальный герметичный резервуар, заполненный жидкой средой, и средства, обеспечивающие перераспределение жидкой среды в тороидальном герметичном резервуаре, перераспределяют жидкую среду в тороидальном герметичном резервуаре, обеспечивая изменение и/или фиксацию положения центра масс летательного аппарата относительно оси приложения силы тяги двигателя, при этом точка приложения тяговой силы двигательного устройства расположена выше центра масс летательного аппарата. Зависание аппарата обеспечивают фиксацией положения центра масс летательного аппарата на линии приложения силы тяги двигателя при равенстве подъемной силы и силы тяжести, действующих на летательный аппарат. Движение по наклонной траектории вверх обеспечивают смещая центр масс летательного аппарата в направлении, совпадающем с необходимым направлением полета, и одновременно увеличивая силу тяги двигателя. Движение по наклонной траектории вниз обеспечивают смещая центр масс летательного аппарата в направлении, совпадающем с необходимым направлением полета, одновременно уменьшая силу тяги двигателя. Движение в горизонтальной плоскости обеспечивают смещая центр масс летательного аппарата в направлении, совпадающем с необходимым направлением полета, одновременно увеличивая или уменьшая силу тяги двигателя, пока ее вертикальная составляющая не станет равной гравитационной силе, действующей на летательный аппарат. Тороидальный герметичный резервуар может быть выполнен из эластичного материала, при этом перераспределение жидкой среды производят механическими средствами, изменяя форму тороидального герметичного резервуара. В качестве жидкой среды может быть применена магнитная жидкость, при этом перераспределение жидкой среды производят изменяя значения напряженности магнитного поля по длине тороидального герметичного резервуара, который выполнен из немагнитного материала.

На чертеже изображена схема возникновения пары сил и создания крена летательного аппарата при смещении центра масс с оси приложения силы тяги двигателя.

Способ реализуется следующим образом. После вертикального взлета летательного аппарата, точка приложения силы тяги двигателя которого расположена выше центра масс, перераспределяют жидкую среду в тороидальном герметичном резервуаре, смещая центр масс аппарата. Перераспределение жидкой среды производят механическими средствами, изменяя форму тороидального герметичного резервуара. При использовании в качестве жидкой среды магнитной жидкости перераспределение жидкой среды производят изменяя значения напряженности магнитного поля по длине тороидального герметичного резервуара, выполненного из немагнитного материала.

В результате перераспределения жидкой среды в тороидальном герметичном резервуаре центр масс аппарата смещается с линии приложения силы тяги двигателя (см. чертеж). Сила тяжести и сила тяги двигателя создают пару сил, момент которой вызывает крен корпуса до тех пор, пока вертикальная линия, проходящая через центр масс аппарата, не пересечется с линией, совпадающей с вектором силы тяги двигателя. В этом положении вектор силы тяги двигателя может быть представлен геометрической суммой двух сил, одна из которых, подъемная сила, направлена вертикально вверх и компенсирует силу тяжести, а вторая направлена в сторону крена летательного аппарата и приводит его в горизонтальное поступательное движение в направлении крена. В зависимости от соотношения подъемной силы и силы тяжести, действующей на летательный аппарат, он может набирать, сбрасывать высоту и(или), в случае если эти две силы уравновешивают друг друга, сохранять высоту полета неизменной. Зависание аппарата обеспечивают фиксацией положения центра масс летательного аппарата на линии приложения силы тяги двигателя при равенстве подъемной силы и силы тяжести, действующих на летательный аппарат. Движение по наклонной траектории вверх обеспечивают смещая центр масс летательного аппарата в направлении, совпадающем с необходимым направлением полета, и одновременно увеличивая силу тяги двигателя. Движение по наклонной траектории вниз обеспечивают смещая центр масс летательного аппарата в направлении, совпадающем с необходимым направлением полета, одновременно уменьшая силу тяги двигателя. Движение в горизонтальной плоскости обеспечивают смещая центр масс летательного аппарата в направлении, совпадающем с необходимым направлением полета, одновременно увеличивая или уменьшая силу тяги двигателя, пока ее вертикальная составляющая не станет равной гравитационной силе, действующей на летательный аппарат.

Положительным результатом изобретения является создание простого и надежного способа обеспечения заданной ориентации, стабилизации и управления траекторией движения аппарата вертикального взлета и посадки (в горизонтальном, вертикальном и наклонном направлениях) смещением центра масс летательного аппарата с оси приложения тяговой силы двигателя.

1. Способ управления летательным аппаратом вертикального взлета и посадки, предусматривающий использование дискообразного или тороидального фюзеляжа с несущими винтами, ось вращения которых совпадает с осью фюзеляжа, расположенными внутри канала, образованного фюзеляжем, или выше фюзеляжа, отличающийся тем, что по периферии фюзеляжа устанавливают тороидальный герметичный резервуар, заполненный жидкой средой, и средства, обеспечивающие перераспределение жидкой среды в тороидальном герметичном резервуаре, перераспределяют жидкую среду в тороидальном герметичном резервуаре, обеспечивая изменение и/или фиксацию положения центра масс летательного аппарата относительно оси приложения силы тяги двигателя, при этом точка приложения тяговой силы двигательного устройства расположена выше центра масс летательного аппарата, зависание аппарата обеспечивают фиксируя положение центра масс летательного аппарата на линии приложения силы тяги двигателя и равенстве подъемной силы и силы тяжести, действующих на летательный аппарат, движение по наклонной траектории вверх обеспечивают смещая центр масс летательного аппарата в направлении, совпадающем с необходимым направлением полета, одновременно увеличивая силу тяги двигателя, движение по наклонной траектории вниз обеспечивают смещая центр масс летательного аппарата в направлении, совпадающем с необходимым направлением полета, одновременно уменьшая силу тяги двигателя, движение в горизонтальной плоскости обеспечивают смещая центр масс летательного аппарата в направлении, совпадающем с необходимым направлением полета, одновременно изменяя силу тяги двигателя, пока ее вертикальная составляющая не станет равной силе тяжести, действующей на летательный аппарат.

2. Способ управления летательным аппаратом вертикального взлета и посадки по п.1, отличающийся тем, что по периферии фюзеляжа устанавливают тороидальный герметичный резервуар из эластичного материала, перераспределение жидкой среды производят механическими средствами, изменяя форму тороидального герметичного резервуара.

3. Способ управления летательным аппаратом вертикального взлета и посадки по п.1, отличающийся тем, что по периферии фюзеляжа устанавливают тороидальный герметичный резервуар из немагнитного материала, в качестве жидкой среды применяют магнитную жидкость и перераспределение жидкой среды производят изменяя значения напряженности магнитного поля по длине тороидального герметичного резервуара.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области авиации, в частности к летательным аппаратам вертикального взлета и посадки. Самолет вертикального взлета и посадки включает планер в форме несущего профилированного дискообразного центроплана с расположением носового отсека фюзеляжного типа со стороны переднего полукруга дискообразного центроплана и подъемного вентилятора, вписанного в геометрически среднюю нижнюю часть центроплана, крыльевые консоли, вертикальное и горизонтальное оперение, воздушные винты.

Изобретение относится к области авиации, в частности к летательным аппаратам вертикального взлета и посадки. Транспортное средство содержит корпус, центральный двигатель в виде верхнего и нижнего дисков с лопастями и крутящими приводами соответственно, причем лопасти выполнены профилированными, образуя между лопастями вихревые ячейки, камеру смешения и вихревую камеру.

Изобретение относится к летальным аппаратам тяжелее воздуха и касается аппаратов вертикального взлета и посадки. Летательный аппарат выполнен по схеме «летающее крыло» и содержит силовые агрегаты, шасси, кабину, механизм управления, расположенный по всей задней кромке крыла, три винта, вал, через который осуществляется привод и обеспечивается синхронная работа винтов от силовых агрегатов.

Движитель // 2493052
Изобретение относится к области авиации, в частности к движителям летательных аппаратов тяжелее воздуха с вертикальным взлетом и посадкой. Движитель содержит корпус (1), щелевое сопло (4), канал (3), соединяющий выход компрессора и сопло (4), плоскость (5), примыкающую к нижней части щелевого сопла (4), ловушку (6), канал (7), соединяющий ловушку (6) и вход в компрессор.

Изобретение относится к области авиации, в частности к летательным аппаратам вертикального взлета и посадки. .

Изобретение относится к области авиации и предназначено для летательных аппаратов с вертикальным взлетом и посадкой. .

Изобретение относится к области авиации. .

Изобретение относится к воздушному транспорту с вертикальным взлетом и посадкой. .

Изобретение относится к авиационной технике и используется при поливе во время тушения пожаров, орошения полей, транспортировки грузов. .

Изобретение относится к области авиации, в частности к летательным аппаратам вертикального взлета и посадки. В первом варианте летательный аппарат вертикального взлета и посадки имеет дискообразный или тороидальный фюзеляж с двигательным устройством, ось которого совпадает с осью фюзеляжа, расположенным внутри канала, образованного фюзеляжем или выше фюзеляжа. Фюзеляж содержит герметичный тороидальный резервуар, установленный внутри по периферии, заполненный жидкой средой, минимум две пары симметричных тяговых устройств, расположенных равномерно по длины резервуара, выполненных в виде гидроцилиндров или тяговых электромагнитов. Точка приложения тяговой силы двигательного устройства расположена выше центра масс летательного аппарата. Во втором варианте летательный аппарат содержит герметичный резервуар, выполненный в виде кольцевого канала прямоугольного сечения, частично заполненный магнитной жидкостью, по меньшей мере, две пары симметрично расположенных электромагнитов, охватывающих резервуар по боковым стенкам, и две пары постоянных магнитов, установленных симметрично под дном и/или по боковым стенкам резервуара. Достигается упрощение системы управления летательным аппаратом. 2 н.и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к конструкциям легких вертолетов. Одноместный вертолет содержит трубчатый каркас, в нижней части которого располагается силовая установка с узлами и механизмами, необходимыми для передачи и распределения крутящего момента через валы на пару соосных воздушных несущих винтов противоположного направления вращения, расположенных в верхней части вертолета. Над винтами располагается кабина пилота, соединенная с каркасом, с органами управления и контроля. Вертикальные габариты вертолета превышают диаметр несущих винтов более чем в полтора раза, а его центр тяжести, смещенный книзу, находится при полной загрузке аппарата не выше трети его вертикального размера. Достигается повышение безопасности пилотирования, улучшение маневренности вертолета. 5 ил.

Изобретение относится к летательным аппаратам, способным совершать вертикальный взлет и посадку. Летательный аппарат (ЛА) содержит планер, включающий крыло (1), две разнесенные продольные балки (2), горизонтальное оперение (3) и вертикальное оперение (4). Крыло (1) соединено с продольными балками (2), на концах которых расположены силовые установки, включающие двигатели и поворотные воздушные винты (5). Горизонтальное оперение (3) может располагаться как в хвостовой части, так и в носовой части. Полезная нагрузка размещается в съемном контейнере (7), закрепляемом на пилоне (9) под крылом (1). Технический результат заключается в упрощении перевозки негабаритного груза. 5 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к беспилотным летательным аппаратам. Беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки содержит корпус выпуклой формы, выполненный в виде сжатого десятиугольника в плане, силовой элемент, размещенный в центре корпуса, на верхней части которого расположены два вентилятора, интегрированный обтекатель с кольцевыми каналами, элементы управления. Расстояние между осями вращения вентиляторов составляет не менее суммы двух радиусов вращения. Корпус и интегрированный обтекатель беспилотного летательного аппарата вертикального взлета и посадки могут быть выполнены из вспененной пластмассы, а элементы управления расположены по всей внешней нижней боковой поверхности корпуса. Достигается повышение аэродинамической эффективности, маневренности. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для создания аэродинамической подъемной силы. Аэродинамический движитель содержит корпус в виде цилиндрической камеры с плоской верхней крышкой, под корпусом закреплена нижняя крышка в виде конической поверхности вращения с установленным осевым воздухозаборником. Между корпусом и конической крышкой размещено кольцевое выходное сопло, в которое встроен спрямляющий аппарат. Внутри камеры расположены радиальные профилированные лопатки, которые закреплены на диске, образуя центробежное колесо. Достигается уменьшение габаритов и веса устройства. 3 ил.

Изобретение относится к летательным аппаратам вертикального взлета и посадки. Летательный аппарат вертикального взлета и посадки, дисковидной компоновки содержит два привода и вентиляторы противоположного вращения, один из которых, центробежный, обеспечивает движение потока из внутреннего пространства дисковидного корпуса, а другой, осевой в кольце, нагнетает поток вдоль наружной поверхности «Коанда». Наружный дисковидный корпус содержит размещенный эквидистантно его внутренней поверхности удобообтекаемый модуль оборудования и целевой нагрузки, состоящий из обшивки двойной кривизны, меридиональных и экваториальных элементов каркаса, с прикрепленными к ним узлами крепления опор шасси, оборудования и целевой нагрузки. Изменение величины подъемной силы и управление аппаратом в пространстве осуществляются отклонениями дополнительного кольцевого крыла, обдуваемого потоком воздуха реактивной струи. Развороты аппарата вокруг вертикальной оси обеспечивают выдвижные из модуля оборудования и целевой нагрузки аэродинамические управляющие поверхности. Достигается повышение КПД аппарата, безопасности, надежности и эффективности управления. 5 ил., 2 фото.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям индивидуальных летательных аппаратов. Летательный аппарат (1) содержит раму (3), снизу которой установлены два воздушных винта (5), (7) противоположного вращения на вертикальной оси, использующих общую ось (8) вращения. Воздушные винты (5), (7) приводятся в действие двумя двигателями (9) через общий приводной механизм (10). Двигатели (9) установлены на раме (3) над воздушными винтами (5), (7) и продольно разнесены друг от друга вдоль рамы (3). Рукоятки (21) подвижно установлены на раме (3) между креслом (15) и носовой частью (13). Пользователь аппарата (1), таким образом, сидит в центре, над воздушными винтами (5), (7), его ноги широко расставлены над двигателями (9) и приводным механизмом (10), как на мотоцикле. Каждый воздушный винт оснащен механизмом управления шагом лопастей, при этом лопасти каждого винта управляются отдельно от другого. Вокруг воздушных винтов расположена круговая юбка, содержащая множество вертикально разнесенных колец, соединенных множеством вертикальных стоек. Достигается повышение надежности управления летательным аппаратом. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 28 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к летательным аппаратам вертикального взлета и посадки. Летательный аппарат содержит корпус круглой формы или в форме эллипса с выпуклой верхней поверхностью и плоской нижней поверхностью, с выступающей вниз его центральной частью. В центральной части расположены кабина с системой управления и силовой отсек, в котором установлены не менее четырех двигателей, передающих вращение через трансмиссии на шесть винтовентиляторов. Четыре винтовентилятора установлены в вертикальных овальных сквозных отверстиях корпуса, а два винтовентилятора установлены с лобовой и кормовой сторон летательного аппарата. Малые оси симметрии двух отверстий расположены вдоль продольной оси симметрии корпуса, а двух других расположены вдоль поперечной оси симметрии корпуса. Внутри указанных отверстий вдоль их малых осей симметрии установлены поворотные оси из труб. Все воздушные винтовентиляторы способны изменять общий шаг как совместно, так и раздельно. Достигается повышение грузоподъемности летательного аппарата при сохранении высокого уровня безопасности полета. 2 ил.

Изобретение относится к области авиастроения, а именно к летательным аппаратам с вертикальным взлетом и посадкой. Летательный аппарат вертикального взлета и посадки с управлением высотой и направлением полета с помощью реактивной силы содержит корпус, двигатели, сопла, газовод, выполненный с возможностью разделения газового потока из сопла реактивного двигателя перегородкой на два тракта: тракт вертикальной и тракт горизонтальной тяги. Тракт вертикальной тяги содержит сопла, расположенные в нижней части корпуса аппарата справа и слева от продольной оси на всем ее протяжении и служит для создания вертикальной тяги. Тракт горизонтальной тяги содержит сопла, расположенные на концах продольной оси аппарата для горизонтального полета. Аппарат содержит вертикальную заслонку между соплом двигателя и трубопроводом газовой струи для плавного переключения потока газовой струи между трактами, обеспечивающими горизонтальную и вертикальную тягу. Повышается устойчивость летательного аппарата при вертикальном взлете и посадке и на переходных режимах к горизонтальному полету. 4 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к летательным аппаратам вертикального взлета и посадки. Летательный аппарат вертикального взлета и посадки состоит из устройства для движения крыльев, кабины, двигателей, вентилятора. Устройство для движения крыльев состоит из четырех ферм, которые образованы из направляющих для направления движения подшипников труб крыльев, уголков и полосок, крыльев, которые имеют возможность создавать воздушный поток, зубчатых ремней, к которым крепятся крылья, шкивов, двух валов, на которых посажены шкивы, рычагов управления углами атаки крыльев, направляющих подшипников рычагов, приваренных к правой и левой фермам, двух ведомых звездочек и листа ограждения. Угол атаки крыльев не изменяется при их движении на прямолинейных участках вверху и внизу. Крылья имеют возможность изменять угол атаки при движении по полуокружности. Достигается возможность вертикального взлета и посадки, повышается эффективность силовой установки. 3 з.п. ф-лы, 12 ил.
Наверх