RU200062U1

RU200062U1 - V-TOL VEHICLE WITH PARTIAL AEROSTATIC DISCHARGE

Info

Publication number: RU200062U1
Application number: RU2020108772U
Authority: RU
Inventors: Игорь Олегович Бобарика; Алексей Петрович Коваль; Александр Сергеевич Груздев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Иркут-Технологии"
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2020-02-28
Publication date: 2020-10-05

Abstract

Изобретение относится к области авиационной техники, а именно к конструкциям многофункциональных комбинированных летательных аппаратов, и может быть использовано как средство для выполнения мониторинговых и транспортных операций. Летательный аппарат выполнен по схеме «катамаран» и дополнительно содержит две группы подъемных силовых установок, создающих тягу для реализации взлета и посадки, а также маршевую силовую установку, создающую тягу для обеспечения горизонтального полета летательного аппарата. При этом оболочки с несущим газом расположены на концах несущей поверхности в виде развитых концевых шайб. Четыре подъемные силовые установки расположены попарно перед передней кромкой и за задней кромкой несущей поверхности симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии. Маршевая силовая установка для обеспечения горизонтального полета расположена по центру передней кромки несущей поверхности. Технический результат заявляемой полезной модели заключается в возможности выполнения длительного полёта с лучшими скоростными и маневренными характеристиками по сравнению с прототипом и аналогами, с возможностью вертикального взлёта/посадки, а также защищенности силовой установки и других элементов аппарата и объектов, находящихся под ним при падении аппарата. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.The invention relates to the field of aviation technology, namely to the structures of multifunctional combined aircraft, and can be used as a tool for monitoring and transport operations. The aircraft is made according to the "catamaran" scheme and additionally contains two groups of lifting power units that create thrust for takeoff and landing, as well as a cruise power plant that creates thrust to ensure the horizontal flight of the aircraft. In this case, the shells with the carrier gas are located at the ends of the carrier surface in the form of developed end washers. Four lifting power units are located in pairs in front of the leading edge and behind the trailing edge of the bearing surface symmetrically relative to the vertical plane of symmetry. The propulsion system for horizontal flight is located in the center of the leading edge of the bearing surface. The technical result of the claimed utility model lies in the possibility of performing a long flight with better speed and maneuverability compared to the prototype and analogues, with the possibility of vertical take-off / landing, as well as the protection of the power plant and other elements of the apparatus and objects located under it when the apparatus falls. 1 h. p. f-ly, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационной техники, а именно к конструкциям многофункциональных комбинированных летательных аппаратов, и может быть использовано как средство для выполнения мониторинговых и транспортных операций.The invention relates to the field of aviation technology, namely to the structures of multifunctional combined aircraft, and can be used as a tool for monitoring and transport operations.

Указанные летательные аппараты в качестве подъемной силы используют аэродинамические элементы (крылья, поверхности корпуса), оболочки с несущим газом (гелий, водород, нагретый воздух), тягу силовых установок (винты).These aircraft use aerodynamic elements (wings, body surfaces), shells with a carrier gas (helium, hydrogen, heated air), and thrust of power plants (propellers) as lift.

Известно «Транспортное средство с частичной аэростатической разгрузкой» (патент № RU 179810) опубликовано 24.05.2018. Принят за прототип.It is known "Vehicle with partial aerostatic unloading" (patent No. RU 179810) published on May 24, 2018. Taken as a prototype.

Полезная модель относится к области авиационной техники, а именно к конструкциям многофункциональных комбинированных летательных аппаратов и может быть использована как средство для выполнения мониторинговых и транспортных операций. Летательный аппарат выполнен по схеме «катамаран» и дополнительно содержит две силовые установки с возможностью поворота для изменения вектора тяги. При этом оболочки с несущим газом расположены на концах несущей поверхности в виде развитых концевых шайб. Четыре силовые установки с возможностью поворота для изменения вектора тяги расположены попарно перед передней кромкой и за задней кромкой несущей поверхности симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии. Технический результат заявляемой полезной модели заключается в возможности выполнения длительного полета с лучшими скоростными и маневренными характеристиками по сравнению с прототипом и аналогами, с возможностью вертикального взлета/посадки, а также защищенности силовой установки и других элементов аппарата и объектов, находящихся под ним при падении аппарата.The utility model relates to the field of aviation technology, namely, to the designs of multifunctional combined aircraft and can be used as a tool for monitoring and transport operations. The aircraft is made according to the "catamaran" scheme and additionally contains two power plants with the ability to rotate to change the thrust vector. In this case, the shells with the carrier gas are located at the ends of the carrier surface in the form of developed end washers. Four power plants with the ability to rotate to change the thrust vector are located in pairs in front of the leading edge and behind the trailing edge of the bearing surface symmetrically relative to the vertical plane of symmetry. The technical result of the claimed utility model is the ability to perform a long flight with better speed and maneuverability compared to the prototype and analogues, with the possibility of vertical take-off / landing, as well as the protection of the power plant and other elements of the apparatus and objects under it when the apparatus falls.

Общими признаками прототипа с заявляемым транспортным средством является конструкция типа катамаран, наличие подъемных силовых установок, поверхностей создающих аэродинамическую подъемную силу и наличие оболочек с несущим газом, создающих аэростатическую подъемную силу.The common features of the prototype with the claimed vehicle are a catamaran-type design, the presence of lifting power plants, surfaces that create aerodynamic lift and the presence of shells with a carrier gas that create aerostatic lift.

Недостатком прототипа является то, что наличие поворотных движетелей усложняет конструкцию летательного аппарата.The disadvantage of the prototype is that the presence of rotary thrusters complicates the design of the aircraft.

Известно также гибридное воздушное судно RU № 2160689 C2, МПК B64C 29/00 (2000.01), B64C 1/26 (2000.01), B64B 1/34 (2000.01), опубликовано 20.12.2000. Изобретение относится к области авиации. Судно имеет фюзеляж, предназначенный для создания подъемной силы, и четыре секции крыльев, установленные тандемом (последовательно) с возможностью поворота относительно их нейтральной оси. Каждая секция крыльев имеет установленный на ней поворотный блок пропеллер - несущий винт для создания тяги. Крылья и пропеллеры встроены в фюзеляж при помощи аутригера, который является жестким по конструкции и предназначен для распределения усилий от крыльев и пропеллеров. It is also known hybrid aircraft RU No. 2160689 C2, IPC B64C 29/00 (2000.01), B64C 1/26 (2000.01), B64B 1/34 (2000.01), published on 20.12.2000. The invention relates to the field of aviation. The vessel has a fuselage, designed to create lift, and four sections of the wings, mounted in tandem (in series) with the ability to rotate about their neutral axis. Each section of the wings has a rotary propeller unit mounted on it - a main rotor to create thrust. The wings and propellers are integrated into the fuselage using an outrigger that is rigid in structure and designed to distribute the forces from the wings and propellers.

Фюзеляж имеет форму, которая обеспечивает создание аэродинамической подъемной силы в воздушном потоке и облегчает конструирование за счет сведения к минимуму числа требующихся панелей различной кривизны. Носовой и хвостовой конусные обтекатели, а также нижняя рама фюзеляжа облицованы полужесткими панелями. Полужесткие панели покрытия рамы образованы из газонепроницаемого и стойкого к истиранию слоистого материала и соединены с рамой при помощи промежуточного ребра и блока защелки. Рама образована из множества изогнутых удлинённых сегментов, установленных последовательно, ортогонально длинной оси фюзеляжа, и соединенных при помощи торсионных элементов. Для приведения воздушного судна в движение использована турбоэлектрическая система тяги. Изобретение направлено на повышение грузоподъемности и крейсерской скорости полета.The fuselage is shaped to provide aerodynamic lift in the air stream and to facilitate design by minimizing the number of different curvature panels required. The nose and tail conical fairings, as well as the lower fuselage frame are lined with semi-rigid panels. The semi-rigid frame cover panels are formed from a gas-tight and abrasion-resistant laminate and are connected to the frame by means of an intermediate rib and a latch block. The frame is formed from a set of curved elongated segments installed in series, orthogonally to the long axis of the fuselage, and connected by torsion elements. A turboelectric thrust system is used to propel the aircraft. The invention is aimed at increasing the carrying capacity and cruising flight speed.

Общими признаками аналога с существенными признаками заявляемого транспортного средства является наличие поворотных движителей, поверхностей создающих аэродинамическую подъемную силу и наличие баллонов, создающих аэростатическую подъемную силу.The general features of an analogue with essential features of the claimed vehicle are the presence of rotary propellers, surfaces that create aerodynamic lift and the presence of balloons that create aerostatic lift.

Недостатком аналога является то, что он не имеет возможности вертикального взлета и посадки в полной мере. Ему необходимо 30 % взлётно-посадочной полосы по сравнению с заявляемым летательным аппаратом.The disadvantage of the analogue is that it does not have the full potential for vertical takeoff and landing. He needs 30% of the runway compared to the declared aircraft.

Известен также транспортный гибридный летательный аппарат патент RU № 2 385 257, МПК B64B1/24, опубликовано 27.03.2010. Изобретение относится к аэростатическим транспортным системам. Гибридный летательный аппарат включает корпус, силовую установку, систему движителей, хвостовое оперение, многоопорное шасси и гондолу. Корпус выполнен в виде надувного крыла малого удлинения и с переменным значением поперечного V-крыла по размаху. Хвостовое оперение состоит из надувного вертикального киля с рулем направления. Силовая установка выполнена по двухвекторной схеме и имеет двигатель - энергоузел, размещаемый внутри корпуса над гондолой. Система движителей размещена в концевых сечениях корпуса и в кормовой части над корпусом. Многоопорное шасси состоит из силового шасси, размещаемого на гондоле, и поддерживающего шасси, размещаемого на законцовках корпуса. Гондола имеет кабину экипажа, транспортно-пассажирский и грузовой отсеки и крепится снизу к корпусу.Also known transport hybrid aircraft patent RU No. 2 385 257, IPC B64B1 / 24, published 03/27/2010. The invention relates to aerostatic transport systems. A hybrid aircraft includes a hull, a propulsion system, a propulsion system, a tail unit, a multi-support landing gear and a nacelle. The body is made in the form of an inflatable wing of low aspect ratio and with a variable value of the transverse V-wing in span. The tail unit consists of an inflatable vertical keel with a rudder. The power plant is made according to a two-vector scheme and has an engine - power unit, located inside the body above the nacelle. The propulsion system is located in the end sections of the hull and in the aft section above the hull. The multi-support chassis consists of a nacelle-mounted power chassis and a hull-tip support chassis. The gondola has a cockpit, transport-passenger and cargo compartments and is attached to the hull from below.

Общими признаками аналога с заявляемым транспортным средством является наличие несущей поверхности, создающей аэродинамическую подъемную силу (крыло) и наличие оболочек с несущим газом, создающих аэростатическую подъемную силу.Common features of an analogue with the claimed vehicle are the presence of a bearing surface that creates an aerodynamic lift (wing) and the presence of shells with a carrier gas that create an aerostatic lift.

Недостатком аналога является установка движителей в крыле, что уменьшает его площадь, а так же при крейсерском полете нарушает обтекание.The disadvantage of the analogue is the installation of propellers in the wing, which reduces its area, and also violates the flow during cruising flight.

Задачей настоящей полезной модели является создание летательного аппарата, позволяющего обеспечить возможность длительного полёта с возможностью вертикального взлёта/посадки.The objective of this utility model is to create an aircraft that will provide the possibility of a long flight with the possibility of vertical take-off / landing.

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в возможности выполнения длительного полёта с лучшими скоростными и маневренными характеристиками по сравнению с прототипом и аналогами, с возможностью вертикального взлёта/посадки, а также защищенности силовой установки и других элементов аппарата и объектов, находящихся под ним при падении аппарата.The technical result of the claimed utility model is the ability to perform a long flight with better speed and maneuverability compared to the prototype and analogues, with the possibility of vertical take-off / landing, as well as the protection of the power plant and other elements of the apparatus and objects under it when the apparatus falls.

Технический результат достигается тем, что летательный аппарат конструктивно выполнен в виде транспортного средства типа катамаран с частичной аэростатической разгрузкой, с несущей поверхностью для реализации аэродинамического принципа поддержания, и оболочек с несущим газом, выполненных в виде развитых концевых шайб для реализации аэростатического принципа поддержания и положительной интерференции элементов транспортного средства. Аппарат имеет в своём составе 4 подъемные силовые установки, а также маршевую силовую установку, для обеспечения ряда характеристик, отличающих транспортное средство от имеющихся аналогов и прототипа.The technical result is achieved by the fact that the aircraft is structurally made in the form of a catamaran-type vehicle with partial aerostatic unloading, with a bearing surface for the implementation of the aerodynamic principle of maintenance, and shells with a carrier gas, made in the form of developed end washers for the implementation of the aerostatic principle of maintenance and positive interference elements of the vehicle. The device includes 4 lifting power units, as well as a cruising power plant, to provide a number of characteristics that distinguish the vehicle from existing analogues and prototype.

Отличительной особенностью от прототипа и аналогов является выполнение аппарата по схеме «катамаран» с несущим крылом и баллонами с легким газом, выполненными в виде развитых концевых шайб и расположением силовой установки между баллонами «внутри габарита», а так же разделение силовых установок на подъемные и маршевые.A distinctive feature from the prototype and analogues is the implementation of the apparatus according to the "catamaran" scheme with a load-bearing wing and cylinders with light gas, made in the form of developed end washers and the location of the power plant between the cylinders "inside the envelope", as well as the division of power plants into lifting and sustaining ...

Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию «новизна».The presence of distinctive features allows us to conclude that the proposed device meets the “novelty” criterion.

Предлагаемое транспортное средство иллюстрируется чертежом, где на фигуре показана конструктивная схема заявляемого транспортного средства с частичной аэростатической разгрузкой. Элементам устройства присвоены следующие цифровые обозначения:The proposed vehicle is illustrated in the drawing, where the figure shows a structural diagram of the inventive vehicle with partial aerostatic unloading. The following numbers are assigned to the device elements:

1 – несущая поверхность; 1 - bearing surface;

2 – оболочки с несущим газом; 2 - shells with carrier gas;

3 – подъемные силовые установки 3 - lifting power plants

4 – маршевая силовая установка4 - cruise power plant

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

Летательный аппарат конструктивно выполнен в виде транспортного средства типа катамаран с частичной аэростатической разгрузкой, с несущей поверхностью 1 для реализации аэродинамического принципа поддержания, и оболочек с несущим газом 2, выполненных в виде развитых концевых шайб, для реализации аэростатического принципа поддержания и положительной интерференции элементов транспортного средства. Аппарат имеет в своём составе четыре подъёмные силовые установки 3, создающие тягу для реализации взлета и посадки, расположенные попарно перед передней кромкой и за задней кромкой несущей поверхности симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии летательного аппарата «внутри габарита», а так же маршевую силовую установку 4, расположенную по центру передней кромки несущей поверхности, создающую тягу для обеспечения горизонтального полета летательного аппарата. Это позволяет обеспечить положительную интерференцию между элементами конструкции летательного аппарата, и, как следствие, реализовать ряд характеристик, отличающих транспортное средство от имеющихся аналогов, а также обеспечить безопасность в случае отказа одной или нескольких силовых установок 3. При этом несущая поверхность 1 выполнена аэродинамическим (крыльевым) профилем с жёсткой обшивкой из композиционного материала. Применение композиционных материалов позволяет обеспечить радиопрозрачность для размещения управляющей аппаратуры внутри полезного объема несущей поверхности 1. На торцах несущей поверхности установлены силовые элементы (на чертеже не показаны), к которым прикреплены оболочки с несущим газом 2. При этом оболочки с несущим газом 2 могут быть выполнены жесткими или гибкими в зависимости от массогабаритных параметров летательного аппарата.The aircraft is structurally made in the form of a catamaran-type vehicle with partial aerostatic unloading, with a bearing surface 1 to implement the aerodynamic principle of support, and shells with a carrier gas 2, made in the form of developed end washers, to implement the aerostatic principle of maintaining and positive interference of vehicle elements ... The device has in its composition four lifting power units 3, creating thrust for takeoff and landing, located in pairs in front of the leading edge and behind the trailing edge of the bearing surface symmetrically relative to the vertical plane of symmetry of the aircraft "inside the envelope", as well as the cruise power plant 4, located in the center of the leading edge of the bearing surface, creating thrust to ensure the horizontal flight of the aircraft. This makes it possible to ensure positive interference between the structural elements of the aircraft, and, as a consequence, to realize a number of characteristics that distinguish the vehicle from existing analogues, as well as to ensure safety in the event of failure of one or more power plants 3. In this case, the bearing surface 1 is made aerodynamic (wing ) a profile with a rigid sheathing made of composite material. The use of composite materials makes it possible to provide radio transparency for placing the control equipment inside the useful volume of the bearing surface 1. At the ends of the bearing surface, load-bearing elements are installed (not shown in the drawing), to which the shells with the carrier gas are attached 2. In this case, the shells with the carrier gas 2 can be made rigid or flexible, depending on the weight and size parameters of the aircraft.

Летательный аппарат работает следующим образом. При выполнении вертикального взлёта и посадки работают только силовые установки 3, создающие тягу, направленную вертикально вверх, при этом реализуется положительная интерференция между оболочками с несущим газом 2 и силовыми установками 3. При горизонтальном полёте, кроме силовых установок 3, работает силовая установка для создания тяги в горизонтальном полете 4, при этом реализуется положительная интерференция с несущей поверхностью 1, оболочками с несущим газом 2. Управление при полете в горизонтальной плоскости, при этом, осуществляется с креном путем реализации принципа разности тяг на левой или правой группе силовых установок 3. The aircraft works as follows. When performing vertical take-off and landing, only power plants 3 operate, creating thrust directed vertically upward, while positive interference is realized between shells with carrier gas 2 and power plants 3. During horizontal flight, in addition to power plants 3, the power plant works to create thrust in horizontal flight 4, while positive interference is realized with the carrier surface 1, shells with carrier gas 2. The control during flight in the horizontal plane, in this case, is carried out with a roll by implementing the principle of thrust difference on the left or right group of power plants 3.

Claims

1. An aircraft containing shells with a carrier gas, a bearing surface and two groups of power plants, characterized in that the aircraft is made according to the "catamaran" scheme and additionally contains shells with a carrier gas located at the ends of the bearing surface in the form of developed end washers, four power plants that create thrust to ensure takeoff and maintain the vehicle in the air, located in pairs in front of the leading edge and behind the trailing edge of the bearing surface symmetrically relative to the vertical plane of symmetry, as well as a power plant located in the middle of the leading edge of the bearing surface, creating thrust for ensuring the horizontal flight of the aircraft.

2. The aircraft according to claim 1, characterized in that the lifting power units are non-rotatable, and the power plant, which creates thrust to ensure the horizontal flight of the aircraft, is a cruise power plant.