RU165674U1

RU165674U1 - Unmanned aerial vehicle

Info

Publication number: RU165674U1
Application number: RU2016100579/11U
Authority: RU
Inventors: Сергей Прокофьевич Присяжнюк; Юрий Иванович Безруков
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Институт телекоммуникаций"
Priority date: 2016-01-11
Filing date: 2016-01-11
Publication date: 2016-10-27

Abstract

Беспилотный дисколет, включающий адаптивное дискообразное крыло, органы управления и силовую установку, отличающийся тем, что адаптивное крыло выполнено с продольным профилем крыла самолета, органы управления выполнены в виде двух расщепляемых рулей направления и элевонов, размещенных на задней кромке крыла симметрично относительно продольной оси крыла, а силовая установка выполнена в виде двухконтурного пульсирующего бесклапанного воздушно реактивного двигателя, размещенного и укрепленного в вырезе, выполненном в задней кромке крыла, в котором камера сгорания выполнена двухконтурной, первый ее контур выполнен в виде полого тела со стенками в форме эллиптического параболоида, а второй контур выполнен в виде сверхзвукового сопла Лаваля, ориентированного по главной оси параболоида, при этом докритический участок сверхзвукового сопла размещен внутри параболоида в первом контуре камеры сгорания с зазором относительно внутренней поверхности его стенок, а его закритический участок размещен вне параболоида, при этом запальная свеча зажигания и форсунки для топлива размещены в полости первого контура камеры сгорания.An unmanned diskette, including an adaptive disk-shaped wing, controls and a power unit, characterized in that the adaptive wing is made with a longitudinal profile of the wing of the aircraft, the controls are made in the form of two split rudders and elevons placed on the trailing edge of the wing symmetrically with respect to the longitudinal axis of the wing, and the power plant is made in the form of a double-circuit pulsating valveless air-jet engine, placed and strengthened in a cutout made in the trailing edge of the cr a chamber in which the combustion chamber is double-circuit, its first circuit is made in the form of a hollow body with walls in the form of an elliptical paraboloid, and the second circuit is made in the form of a supersonic Laval nozzle oriented along the main axis of the paraboloid, while the subcritical section of the supersonic nozzle is located inside the paraboloid in the first circuit of the combustion chamber with a gap relative to the inner surface of its walls, and its supercritical section is placed outside the paraboloid, while the ignition spark plug and nozzle for fuel ra placed in the cavity of the primary circuit of the combustion chamber.

Description

Полезная модель относится к летательным аппаратам тяжелее воздуха, вертикального (короткого) взлета и посадки, преимущественно к легкомоторным, беспилотным, например, одноразовой летающей мишени, беспилотного самолета - снаряда, ретранслятора и других целевых нагрузок.The utility model relates to aircraft heavier than air, vertical (short) take-off and landing, mainly to light-engine, unmanned, for example, a one-time flying target, unmanned aircraft - projectile, repeater and other target loads.

Известен дисколет вертикального взлета и посадки, преимущественно беспилотный, с адаптивным крылом и силовой установкой, включающей двигатели и центробежные компрессоры, выполненные с возможностью изменения вектора тяги соответствующими механизмами и управления пограничным слоем, отличающийся тем, что адаптивное крыло выполнено с круглым или овальным в плане очертанием, с координатами поверхности на линиях второго порядка, причем плоскость, в которой лежит каждая линия, перпендикулярна плоскости контура продольного профиля крыла, а пересечение линий расположено в носовой части дисколета, силовая установка включает воздушно-реактивный двигатель, который через устройство отбора мощности и воздуховод интегрирован с пневмоприводом центробежного компрессора, который оснащен мотор-генератором или супермаховиком и соплом с заслонками для изменения вектора тяги с вертикального на поступательное, при этом верхняя часть дисколета имеет в разрезном крыле щели, используемые в качестве воздухозаборников центробежных компрессоров и для управления пограничным слоем, см. патент РФ №2364551. К недостаткам этого технического решения следует отнести малое участие крыла в создании подъемной силы при взлете и посадке.A vertical take-off and landing diskette is known, mainly unmanned, with an adaptive wing and a power plant, including engines and centrifugal compressors, configured to change the thrust vector by appropriate mechanisms and control the boundary layer, characterized in that the adaptive wing is made with a round or oval outline , with the coordinates of the surface on the lines of the second order, and the plane in which each line lies is perpendicular to the plane of the contour of the longitudinal profile of the wing, and the intersection of lines is located in the bow of the diskette, the power plant includes an air-jet engine, which is integrated through a power take-off and air duct with a pneumatic drive of a centrifugal compressor, which is equipped with a motor generator or a super-flywheel and a nozzle with shutters for changing the thrust vector from vertical to translational, the upper part of the diskette has slits in the split wing used as air intakes of centrifugal compressors and for controlling the boundary layer, see pa RF awning No. 2364551. The disadvantages of this technical solution include the small participation of the wing in creating lift during takeoff and landing.

Известен немецкий самолет-снаряд Фау-1, см. https://ru.wikipedia.org/wiki/ Фау-1, фюзеляж которого был выполнен по обычной аэродинамической схеме и представлял собой веретенообразное тело вращения. Этот самолет является наиболее известным летательным аппаратом, оснащенным пульсирующим воздушно-реактивным двигателем (ПуВРД). Выбор этого типа двигателя был продиктован, главным образом, простотой конструкции и, как следствие, малыми трудозатратами на изготовление. ПуВРД представлял собой камеру сгорания с входными клапанами и длинное цилиндрическое выходное сопло. Цикл работы ПуВРД состоял из следующих фаз: клапаны открывались и в камеру сгорания поступал воздух и топливо, образуя воздушно-топливная смесь, после чего смесь поджигалась с помощью искры свечи зажигания, при этом образовавшееся избыточное давление закрывало клапан, а горячие продукты сгорания выходили через сопло и создавали реактивную тягу.The well-known German Vau-1 projectile, see https://ru.wikipedia.org/wiki/ Vau-1, whose fuselage was made according to the usual aerodynamic scheme and was a spindle-shaped body of revolution. This aircraft is the most famous aircraft, equipped with a pulsating jet engine (PuVRD). The choice of this type of engine was dictated mainly by the simplicity of the design and, as a consequence, the low labor costs for manufacturing. PuVRD was a combustion chamber with inlet valves and a long cylindrical outlet nozzle. The cycle of the PuVRD operation consisted of the following phases: the valves opened and air and fuel entered the combustion chamber, forming an air-fuel mixture, after which the mixture was ignited using a spark of a spark plug, and the resulting excess pressure closed the valve, and hot combustion products exited through the nozzle and created jet thrust.

Данное техническое решение принято нами в качестве прототипа.This technical solution was made by us as a prototype.

Недостатком прототипа, равно как и всех других известных летательных аппаратов с ПуВРД, является размещение пульсирующего двигателя, в котором используется камера сгорания с входными клапанами над веретенообразным фюзеляжем, что, с одной стороны, увеличивает пикирующий момент и, с другой стороны, существенным ограничением является также то, что этот двигатель требует разгона до рабочей скорости 100 м/с и его использование ограничено скоростью порядка 250 м/с. Кроме того, фюзеляж не является несущим и не создает подъемной силы, что уменьшает полезную нагрузку и дальность полета.The disadvantage of the prototype, as well as all other known aircraft with PuVRD, is the location of the pulsating engine, which uses a combustion chamber with inlet valves above the spindle-shaped fuselage, which, on the one hand, increases the dive moment and, on the other hand, a significant limitation is also the fact that this engine requires acceleration to an operating speed of 100 m / s and its use is limited to a speed of about 250 m / s. In addition, the fuselage is not bearing and does not create lifting force, which reduces the payload and range.

Задача полезной модели заключается в создании беспилотной летающей платформы - простой, дешевой, высокоскоростной, высокоманевренной, с возможностью вертикального взлета «с хвоста», возможностью «парения» и планирования с выключенным двигателем.The objective of the utility model is to create an unmanned flying platform - simple, cheap, high-speed, highly maneuverable, with the possibility of vertical take-off from the tail, the possibility of "hovering" and planning with the engine turned off.

Сущность заявляемой полезной модели как технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого полезной моделью технического результата.The essence of the claimed utility model as a technical solution is expressed in the following set of essential features, sufficient to achieve the above technical result provided by the utility model.

Беспилотный дисколет, включающий адаптивное дискообразное крыло, органы управления и силовую установку, характеризующийся тем, что адаптивное крыло выполнено с продольным профилем крыла самолета, органы управления выполнены в виде двух расщепляемых рулей направления и элевонов, размещенных на задней кромке крыла симметрично относительно продольной оси крыла, а силовая установка выполнена в виде двухконтурного пульсирующего бесклапанного воздушно реактивного двигателя, размещенного и укрепленного в вырезе, выполненным в задней кромке крыла, в котором камера сгорания выполнена двухконтурной, первый ее контур выполнен в виде полого тела со стенками в форме эллиптического параболоида, а второй контур выполнен в виде сверхзвукового сопла Лаваля, ориентированного по главной оси параболоида, при этом докритический участок сверхзвукового сопла размещен внутри параболоида в первом контуре камеры сгорания с зазором относительно внутренней поверхности его стенок, а его закритический участок размещен вне параболоида, при этом запальная свеча зажигания и форсунки для топлива размещены в полости первого контура камеры сгорания.An unmanned diskette, including an adaptive disk-shaped wing, controls and a power unit, characterized in that the adaptive wing is made with a longitudinal profile of the wing of the aircraft, the controls are made in the form of two split rudders and elevons placed on the trailing edge of the wing symmetrically with respect to the longitudinal axis of the wing, and the power plant is made in the form of a double-circuit pulsating valveless air-jet engine, placed and strengthened in the cutout, made in the rear edge wing, in which the combustion chamber is double-circuit, its first circuit is made in the form of a hollow body with walls in the form of an elliptical paraboloid, and the second circuit is made in the form of a Laval supersonic nozzle oriented along the main axis of the paraboloid, while the subcritical section of the supersonic nozzle is placed inside the paraboloid in the first circuit of the combustion chamber with a gap relative to the inner surface of its walls, and its supercritical section is located outside the paraboloid, while the spark plug and nozzles for fuel wa placed in the cavity of the first combustion chamber contour.

В этом заключается совокупность существенных признаков полезной модели, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.This is the totality of the essential features of a utility model that provides a technical result in all cases to which the requested amount of legal protection applies.

Обеспечиваемый полезной моделью технический результат заключается в том, что, несущее дискообразное крыло позволяет существенно увеличить полезную нагрузку. Круглая в плане форма и размещение двигателя в вырезе в хвостовой части, вдоль продольной оси аппарата дает еще два преимущества. Первое - устойчивый полет на любом угле атаки, вплоть до 90 градусов, что исключает штопор даже на самых малых скоростях. Это достоинство схемы хорошо известно. Применение в данной конструкции двухконтурного бесклапанного пульсирующего воздушно реактивного двигателя позволяет обеспечить достаточную тягу на нулевой скорости, вплоть до вертикального взлета «с хвоста», снизить вибрацию от момента сил при разновременных колебаниях газового столба, уменьшить лобовое сопротивление за счет того, что наружная поверхность первого контура камеры сгорания представляет собой поверхность с низким коэффициентом аэродинамического сопротивления.The technical result provided by the utility model consists in the fact that the supporting disk-shaped wing can significantly increase the payload. The round shape and arrangement of the engine in the cutout in the tail section along the longitudinal axis of the apparatus gives two more advantages. The first is a steady flight at any angle of attack, up to 90 degrees, which eliminates the corkscrew even at the smallest speeds. This merit of the circuit is well known. The use in this design of a dual-circuit valveless pulsating air-jet engine allows for sufficient thrust at zero speed, up to vertical take-off “from the tail”, to reduce vibration from the moment of forces during gas column oscillations of different times, to reduce drag due to the fact that the outer surface of the primary circuit The combustion chamber is a surface with a low drag coefficient.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид заявленного дисколета, на фиг. 2 - вид заявленного дисколета в плане, на фиг. 3 - продольный разрез по двухконтурному пульсирующему воздушно-реактивному двигателю.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of the claimed diskette; in FIG. 2 is a plan view of the claimed diskette, in FIG. 3 is a longitudinal section through a dual-circuit pulsating jet engine.

Беспилотный дисколет включает адаптивное дискообразное крыло 1, выполненное с продольным профилем крыла самолета, Органы управления диско лета выполнены в виде двух расщепляемых рулей направления 2 и -элевонов 3, размещенных на задней кромке крыла 1 симметрично относительно продольной его оси. Силовая установка выполнена в виде двухконтурного бесклапанного пульсирующего воздушно-реактивного двигателя 4, размещенного и укрепленного в вырезе 5, выполненным в задней кромке крыла между элевонами 3. Двухконтурный пульсирующий воздушно-реактивный двигатель содержит камеру сгорания 6, которая выполнена двухконтурной, первый ее контур выполнен в виде полого тела 7 со стенками в форме эллиптического параболоида, а второй контур выполнен в виде сверхзвукового сопла Лаваля 8, ориентированного по главной оси параболоида 7. Докритический участок 9 сверхзвукового сопла 8 размещен внутри параболоида 7 в первом контуре камеры сгорания 6 с зазором относительно внутренней поверхности его стенок, а его закритический участок 10 размещен вне параболоида 7. Запальная свеча зажигания 11 и форсунки 12 для топлива размещены в полости первого контура камеры сгорания 6.An unmanned diskette includes an adaptive disk-shaped wing 1 made with a longitudinal profile of the wing of the aircraft.The disco controls are made in the form of two split rudders 2 and elevons 3 located on the trailing edge of the wing 1 symmetrically with respect to its longitudinal axis. The power plant is made in the form of a double-circuit, valveless pulsating air-jet engine 4, located and fixed in the cutout 5, made in the trailing edge of the wing between the elevons 3. The double-circuit pulsating air-jet engine contains a combustion chamber 6, which is double-circuit, its first circuit is made in in the form of a hollow body 7 with walls in the form of an elliptical paraboloid, and the second circuit is made in the form of a supersonic Laval nozzle 8, oriented along the main axis of the paraboloid 7. Subcritical section 9 of the supersonic nozzle 8 is placed inside the paraboloid 7 in the first circuit of the combustion chamber 6 with a gap relative to the inner surface of its walls, and its supercritical section 10 is placed outside the paraboloid 7. The ignition spark plug 11 and the nozzle 12 for fuel are placed in the cavity of the first circuit of the combustion chamber 6 .

Заявленное устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.

Смесь воздуха и топлива поджигается в камере сгорания 6. Свеча зажигания 11 нужна только для запуска, дальнейшее горение поддерживается горячими газами, которые присутствуют в камере сгорания 6 постоянно, а также раскаленными конструкциями двигателя. Смесь топлива и воздуха сгорает и, образовавшиеся в процессе сгорания топливовоздушной смеси газы, расширяясь выходят как из открытой части параболической камеры сгорания 6 (первый контур), так и из сверхзвукового сопла 8 (второй контур), создавая необходимую тягу.The mixture of air and fuel is ignited in the combustion chamber 6. The spark plug 11 is only needed to start, further combustion is supported by hot gases, which are constantly present in the combustion chamber 6, as well as by hot engine designs. The mixture of fuel and air burns out and the gases formed during the combustion of the air-fuel mixture expand expanding both from the open part of the parabolic combustion chamber 6 (first circuit) and from the supersonic nozzle 8 (second circuit), creating the necessary thrust.

Газы из первого контура камеры сгорания 6 выходят сразу, в то время как газы во втором контуре продолжают движение в длинном сверхзвуковом сопле 8, создавая тем самым разрежение в камере сгорания 6. Свежая порция воздуха засасывается в камеру сгорания 6, через зазор между внутренней стенкой параболоида 7 и сверхзвуковым соплом 8, куда также через форсунки 12 впрыскивается топливо. В то же самое время из второго контура камеры сгорания 6 часть газов возвращается назад за счет колебательного процесса, в результате чего новая порция топливовоздушной смеси сжимается и цикл повторяется.Gases from the first circuit of the combustion chamber 6 exit immediately, while the gases in the second circuit continue to move in a long supersonic nozzle 8, thereby creating a vacuum in the combustion chamber 6. A fresh portion of air is sucked into the combustion chamber 6, through the gap between the inner wall of the paraboloid 7 and a supersonic nozzle 8, where fuel is also injected through nozzles 12. At the same time, from the second circuit of the combustion chamber 6, part of the gases returns back due to the oscillatory process, as a result of which a new portion of the air-fuel mixture is compressed and the cycle repeats.

Запуск беспилотного дисколета осуществляют с катапульты или направляющего устройства при запущенном двигателе, или с самолета (вертолета). Возможен взлет «с хвоста» под управлением элевонов 3. Полет осуществляется по самолетному принципу. Заявленный беспилотный дисколет может парить и медленно управляемо планировать с большой высоты с выключенным двигателем при малой нагрузке на крыло, Посадка может быть осуществлена на лыжу или с парашютом.The launch of an unmanned diskette is carried out from a catapult or a guiding device with the engine running, or from an airplane (helicopter). Possible take-off "from the tail" under the control of the elevons 3. Flight is carried out on an airplane principle. The declared unmanned diskette can fly and slowly controllably plan from high altitude with the engine turned off at low wing load. Landing can be done on ski or with a parachute.

Заявленный беспилотный дисколет представляет собой конструктивно простую, дешевую, высокоскоростную и высокоманевренную летающую платформу, потребность в которых существенно возрастает при необходимости выполнения разведывательной, картографической и других видов деятельности.The declared unmanned diskette is a structurally simple, cheap, high-speed and highly maneuverable flying platform, the need for which increases significantly when it is necessary to carry out reconnaissance, cartographic and other activities.

Claims

An unmanned diskette, including an adaptive disk-shaped wing, controls and a power unit, characterized in that the adaptive wing is made with a longitudinal profile of the wing of the aircraft, the controls are made in the form of two split rudders and elevons placed on the trailing edge of the wing symmetrically with respect to the longitudinal axis of the wing, and the power plant is made in the form of a double-circuit pulsating valveless air-jet engine, placed and strengthened in a cutout made in the trailing edge of the cr a chamber in which the combustion chamber is double-circuit, its first circuit is made in the form of a hollow body with walls in the form of an elliptical paraboloid, and the second circuit is made in the form of a supersonic Laval nozzle oriented along the main axis of the paraboloid, while the subcritical section of the supersonic nozzle is located inside the paraboloid in the first circuit of the combustion chamber with a gap relative to the inner surface of its walls, and its supercritical section is placed outside the paraboloid, while the ignition spark plug and nozzle for fuel ra placed in the cavity of the primary circuit of the combustion chamber.