RU2101215C1 - Крыло самолета павловых - Google Patents

Abstract

Использование: в авиационной технике при разработке и создании винтокрылых летательных аппаратов. Сущность изобретения заключается в том, что крыло самолета выполнено в виде тонкостенного осесимметричного вращающегося диска, полость которого разделена диаметральной перегородкой на две части. Одна из них использована для размещения выдвижных лопастей, другая - для содержания сжатого воздуха, истекающего из сопел, установленных на периферии по касательной к окружности крыла и создающих крутящий момент. При этом выдвижные лопасти связаны тросами с барабаном, установленным в центральной части крыла. Вращение барабана и действие центробежных сил при вращении крыла обеспечивают выдвижение и уборку лопастей в различных условиях полета. 2 з. п.ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к самолето- и вертолетостроению, и может быть использовано для создания скоростного летательного аппарата (ЛА) с вертикальным взлетом и посадкой, а также для выполнения операции спасения ЛА в целом.

Известно крыло, прямое или стреловидное [Житомирский Г.Н. Конструкция самолетов. М. Машиностроение, 1991. 400 с. (стр. 44)] требующее для взлета или посадки ЛА наличие горизонтальной скорости, а следовательно, взлетно-посадочной полосы, представляющей собой дорогостоящее многокилометровое бетонное сооружение, отсутствие которого при остановке двигателей в полете приводит, как правило, к катастрофе.

Известны способы и устройства, обеспечивающие вертикальный взлет и посадку ЛА [Проектные и экспериментальные исследования скоростных вертолетов и винтокрылых аппаратов. Обзоры БНТИ ЦАГИ N 296, 1969. 62 с. Получили развитие вертолеты-самолеты с останавливаемыми в полете винтами (стр. 38). Классификация таких ЛА представлена на фиг. 44, стр. 39. После взлета на винтах их вращение останавливается и подъемная сила в горизонтальном полете создается обычным крылом или лопастями остановленных несущих винтов.

Наиболее близким к изобретению по техническому решению, взятым за прототип, может быть крыло самолета-вертолета "Роторуинг" фирмы Хьюз (стр. 52), представляющее собой тонкостенную оболочку с лопастями: по периметру треугольной оболочки-крыла установлены жесткие, достаточно короткие неубирающиеся лопасти, превращающие крыло в несущий винт на взлете и посадке ЛА, для чего истечением воздуха из концов лопастей организуется вращение крыла относительно вертикальной оси.

Главными недостатками крыла "Роторуинг" являются ограничение скорости полета, создаваемое постоянным присутствием в потоке лопастей, а также уменьшение подъемной силы на взлете и посадке, так как лопасти, которые не убираются и в горизонтальном полете, невозможно выполнять длинными.

Изобретение решает задачу создания крыла для вертикального взлета и посадки с убирающимися лопастями, крыла для скоростных самолетов пассажирских или транспортных, которым не нужны аэродромы с большой взлетно-посадочной полосой. Это крыло может быть использовано как средство спасения в случае отказа двигателей.

Это достигается тем, что в крыле самолета, представляющем собой тонкостенную оболочку с лопастями, по его периметру выполнены сопла для вытекания сжатого воздуха, создающего вращательное движение крыла. Во внутренней полости крыла расположены лопасти, связанные тросами с барабаном, установленным на неподвижной оси крыла. Лопасти имеют возможность выдвигаться из полости крыла центробежными силами при его вращении, образуя несущий винт, и убираться сворачиванием тросов на барабан при его торможении.

Для уменьшения потерь давления газа, возможности создания температурного режима и облегчения выпуска и уборки лопастей полость крыла, являясь диском, может быть разделена на воздушную и лопастную осесимметричной перегородкой. Воздушная полость имеет сопла для вытекания сжатого газа, а во второй полости установлены лопасти.

Предлагаемое диск-крыло объединяет возможности крыла скоростного самолета, которое создает подъемную силу при обтекании потоком воздуха в горизонтальном полете, с несущим винтом в вертикальном полете.

В горизонтальном полете лопасти убраны в полость диска-крыла и не создают помех скоростным возможностям ЛА. В режиме взлета-посадки лопасти выдвинуты и образуют несущий винт. Длина лопастей определяется только радиусом диска-крыла, а для сворачиваемых лопастей и это ограничение не имеет места. Это значит, что подъемная сила ЛА с предлагаемым диском-крылом на взлете и посадке легко реализуется до величины подъемной силы в горизонтальном полете.

Истечение газа по периметру диска-крыла позволяет выдувать большие объемы при низком давлении, что не представляется возможным при истечении газа через лопасти.

На чертеже представлен один из вариантов реализации изобретения.

Крыло содержит диск 1, ось диска, воздушную полость 3, лопастную полость 4, лопасти 5, тросы крепления и уборки лопастей 6, барабан для намотки тросов 7, устройство для торможения барабана 8, каналы-сопла для вытекания воздуха 9.

Диск 1, имеющий воздушную камеру 3 и лопастную камеру 4, установлен на неподвижной оси 2.

На оси 2 установлен барабан 7, к которому присоединены тросы 6 крепления и уборки лопастей 5.

На оси 2 неподвижно закреплено тормозное устройство 8 для торможения барабана 7.

В верхней (или нижней) части диска в области его оси выполнено отверстие для подачи избыточного давления газа в воздушную полость (направление движения газа указано стрелками). Избыточное давление в воздушной полости диска вызывает вытекание газа через каналы-сопла 9. Реактивные силы воздушных струй создают вращение диска 1.

Лопасти 5, находящиеся в полости диска и удерживаемые тросами 6, свернутыми на барабане, получают нагрузку инерционными силами, которые стремятся выдвинуть их из полости диска. Процесс выдвижения лопастей происходит плавно, если задана соответствующая функция торможения барабана 7 тормозным устройством 8. После полного выдвижения лопастей диск-крыло, вращаемое реактивными силами вытекающих из сопел 9 струй, превращается в несущий винт, позволяющий осуществлять вертикальный взлет или посадку, а также спасение ЛА, в том числе и при остановке двигателей в полете, используя авторотацию.

В горизонтальном полете и перед остановкой вращения диска-крыла на земле лопасти 5 убираются в лопастную полость 4, для чего обороты барабана 7 уменьшаются за счет торможения его устройством 8. В этом случае обороты барабана 7 меньше, чем обороты диска 1, что вызывает сворачивание тросов 6 на барабан 7 и, следовательно, уборку лопастей 5 в лопастную полость 4 диска-крыла 1.

Для выпуска лопастей 5 из полости диска 4 перед взлетом или посадкой достаточно подать давление в воздушную полость 3, после раскрутки диска-крыла 1 уменьшить тормозной момент, удерживающий барабан 7, настолько, чтобы лопасти 5 начали выдвигаться из полости диска 4 до полной раскрутки тросов 6 с барабана 7 и полного выпуска лопастей 5.

Предложенное крыло способно работать в горизонтальном полете на очень больших скоростях, в том числе и сверхзвуковых, способно создавать в режиме висения большие подъемные силы, которые могут достигать многих сотен тонн.

ЛА с таким крылом имеют средство спасения аппарата в целом. С переходом всех типов самолетов на предлагаемое крыло может быть осуществлена концепция создания безаэродромной авиации, что освободит человечество от расходов на постройку и эксплуатацию громадных взлетно-посадочных полос, принципиально изменит проблемы безопасных полетов.

Claims (3)

1. Крыло самолета, представляющее собой тонкостенную оболочку с лопастями, отличающееся тем, что по периметру крыла выполнены сопла для вытекания сжатого воздуха, создающего вращательное движение крыла, в полости которого расположены лопасти, связанные тросами с барабаном, установленным на неподвижной оси крыла, с возможностью их выдвижения центробежными силами при вращении последнего, образуя несущий винт, и уборки их в полость крыла сворачиванием тросов на барабан при его торможении.

6. Крыло по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено в виде пустотелого осесимметричного диска-крыла.

3. Крыло по п.1 или 2, отличающееся тем, что полость диска-крыла разделена на воздушную и лопастную полости осесимметричной перегородкой, первая из которых имеет щели для вытекания сжатого воздуха, а во второй установлены лопасти.