Индивидуальный летательный аппарат, включающий систему управления

Номер патента: 19547

Опубликовано: 30.04.2014

Авторы: Мартин Гленн Нейл, Дэниел Марк Джон, Додж Колин Сесиль

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Индивидуальный летательный аппарат, включающий

корпус (4), прикрепляемый к пилоту;

по меньшей мере одну пару вентиляторов в кольцевых обтекателях (2, 3), при этом один вентилятор из пары установлен на одной стороне корпуса (4), в то время как другой вентилятор из пары установлен на другой стороне корпуса, при этом каждый вентилятор (7, 8) выполнен с возможностью вращения вокруг оси вращения для обеспечения засасывания воздуха, его прогона через соответствующий кольцевой обтекатель (9, 10) с входной стороны кольцевого обтекателя и выброса с выходной стороны кольцевого обтекателя, а ось вращения каждого вентилятора является неподвижной по отношению к корпусу;

по меньшей мере один двигатель (6), установленный на корпусе (4) и предназначенный для приведения в действие вентиляторов (7, 8) таким образом, чтобы обеспечивалось вращение вентиляторов в одном и том же направлении для создания тяги;

три пары поверхностей управления (50/51, 60/61, 70/71) по меньшей мере для одной пары вентиляторов, при этом одна поверхность управления из каждой пары поверхностей управления установлена ниже одного вентилятора (7, 8), в то время как другая поверхность управления установлена ниже другого вентилятора таким образом, чтобы струя воздуха, выходящая из вентилятора, оказывала воздействие на поверхность управления, при этом одна пара поверхностей управления (50/51) предназначена для управления рысканием, одна пара поверхностей управления (60/61) предназначена для управления тангажом и еще одна пара поверхностей управления (70/71) предназначена для управления креном; две из трех пар поверхностей управления установлены снаружи кольцевого обтекателя соответствующего вентилятора (9, 10) и расположены на расстоянии от кольцевого обтекателя (9, 10) соответствующего вентилятора (7, 8);

средства управления (17, 19) для управления ориентацией поверхностей управления по отношению к вентиляторам.

2. Индивидуальный летательный аппарат по п.1, в котором каждый вентилятор (7, 8) прикреплен к корпусу таким образом, чтобы ось вращения каждого вентилятора располагалась в основном вертикально при закреплении летательного аппарата на вертикально стоящем пилоте.

3. Индивидуальный летательный аппарат по любому из предшествующих пунктов, в котором двигатель (6) выбран из группы, включающей двухтактный двигатель внутреннего сгорания, четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, роторный двигатель, газотурбинный двигатель.

4. Индивидуальный летательный аппарат по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий приводное устройство (11а, 11b), приводимое в действие по меньшей мере одним двигателем (6), при этом приводное устройство предназначено для приведения в действие по меньшей мере одной пары вентиляторов.

5. Индивидуальный летательный аппарат по п.4, в котором приводное устройство выбрано из группы, включающей одиночный привод, спаренный привод, и в котором приводное устройство включает привод, выбранный из группы, включающей цепную передачу, гидравлическую передачу, ременную передачу.

6. Индивидуальный летательный аппарат по любому из предшествующих пунктов, в котором летательный аппарат дополнительно включает комплект статоров (12), расположенных в каждом кольцевом обтекателе вентилятора (9, 10) для выпрямления потока воздуха, выходящего из этого вентилятора.

7. Индивидуальный летательный аппарат по любому из предшествующих пунктов, в котором одна (50) из пары поверхностей управления (50/51), предназначенных для управления рысканием, установлена диаметрально поперек выходной стороны одного кольцевого обтекателя (9) по меньшей мере одной пары вентиляторов в кольцевых обтекателях, а другая (51) из пары поверхностей управления, предназначенная для управления рысканием, установлена диаметрально поперек выходной стороны другого кольцевого обтекателя (10) по меньшей мере одной пары вентиляторов в кольцевых обтекателях; при этом конструкция каждой из поверхностей управления, предназначенных для управления рысканием, обеспечивает их поворот вокруг оси, являющейся в основном перпендикулярной оси вращения соответствующего вентилятора, таким образом, чтобы движение поверхностей управления рысканием с помощью средств управления производило движение рыскания летательного аппарата.

8. Индивидуальный летательный аппарат по п.7, в котором управление каждой поверхностью управления (50/51) или каждой парой поверхностей управления (50/51), предназначенных для управления рысканием, осуществляется с помощью средств управления (17) таким образом, чтобы перемещение одной поверхности управления (50) в первом направлении производило одинаковое перемещение другой поверхности управления (51) в противоположном направлении.

9. Индивидуальный летательный аппарат по любому из предшествующих пунктов, в котором одна (60) из пары (60/61) поверхностей управления, предназначенных для управления тангажом, установлена ниже выходной стороны одного кольцевого обтекателя (9) и расположена на расстоянии от выходной стороны одного кольцевого обтекателя (9) по меньшей мере одной пары вентиляторов в кольцевых обтекателях, а другая (61) из пары поверхностей управления, предназначенных для управления тангажом, установлена ниже выходной стороны другого кольцевого обтекателя (10) и расположена на расстоянии от выходной стороны другого кольцевого обтекателя (10) по меньшей мере одной пары вентиляторов в кольцевых обтекателях, при этом обеспечивается опора каждой из поверхностей управления, предназначенных для управления тангажом, таким образом, чтобы в нейтральном положении, при котором средства управления (19) не используются для управления направлением движения, каждая поверхность управления (60/61) располагалась в основном в вертикальной плоскости; при этом каждая поверхность управления предназначена для поворота вокруг оси, расположенной в основном перпендикулярно продольной оси соответствующего вентилятора, таким образом, чтобы движение поверхностей управления тангажом с помощью средств управления (19) производило движение летательного аппарата по тангажу.

10. Индивидуальный летательный аппарат по любому из предшествующих пунктов, в котором одна (70) из пары (70/71) поверхностей управления, предназначенных для управления креном, установлена ниже выходной стороны одного кольцевого обтекателя (9) и расположена на расстоянии от выходной стороны одного кольцевого обтекателя (9) по меньшей мере одной пары вентиляторов в кольцевых обтекателях, а другая (71) из пары поверхностей управления, предназначенных для управления креном, установлена ниже выходной стороны другого кольцевого обтекателя (10) и расположена на расстоянии от выходной стороны другого кольцевого обтекателя (10) по меньшей мере одной пары вентиляторов в кольцевых обтекателях, при этом каждая из поверхностей управления предназначена для поворота вокруг оси, расположенной в основном перпендикулярно продольной оси соответствующего вентилятора, таким образом, чтобы движение поверхностей управления креном с помощью средств управления (19) производило движение летательного аппарата по крену.

11. Индивидуальный летательный аппарат по п.9, в котором одна (70) из пары (70/71) поверхностей управления, предназначенных для управления креном, установлена ниже выходной стороны одного кольцевого обтекателя (9) и расположена на расстоянии от выходной стороны одного кольцевого обтекателя (9) по меньшей мере одной пары вентиляторов в кольцевых обтекателях, а другая (71) из пары поверхностей управления, предназначенных для управления креном, установлена ниже выходной стороны другого кольцевого обтекателя (10) и расположена на расстоянии от выходной стороны другого кольцевого обтекателя (10) по меньшей мере из одной пары вентиляторов в кольцевых обтекателях, при этом каждая поверхность управления (70/71) выполнена в виде двух копланарных лопастей, установленных на каждой стороне соответствующей поверхности управления тангажом (60/61); при этом каждая поверхность управления креном (70/71) предназначена для обеспечения поворота вокруг оси, являющейся в основном перпендикулярной продольной оси соответствующего вентилятора и в основном перпендикулярной оси поворота соответствующей поверхности управления тангажом, таким образом, чтобы поверхности управления креном, приводимые в действие средствами управления, производили движение летательного аппарата по крену.

12. Индивидуальный летательный аппарат по п.11, в котором поверхности управления тангажом (60/61) и поверхности управления креном (70/71) установлены на опорном элементе (72), расположенном поперечно от противоположного конца корпуса (4) к каждой паре вентиляторов.

13. Индивидуальный летательный аппарат по любому из пп.7-12, в котором каждая из поверхностей управления (50/51, 60/61, 70/71) выполнена в форме лопасти, имеющей аэродинамический профиль в поперечном сечении.

14. Индивидуальный летательный аппарат по любому из предшествующих пунктов, в котором корпус (4) дополнительно включает приспособление для установки регулятора коррекции газа и органы управления для средств управления и в котором средства управления выбраны из группы, включающей тросы механической системы управления; электрические исполнительные механизмы; гидравлические силовые приводы.

15. Индивидуальный летательный аппарат по любому из предшествующих пунктов, в котором летательный аппарат включает только одну пару вентиляторов в кольцевых обтекателях и один двигатель.

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

Индивидуальный летательный аппарат, включающий корпус, прикрепляемый к пилоту; как минимум, одну пару вентиляторов в кольцевых обтекателях, при этом один вентилятор из каждой пары установлен на одной стороне корпуса, в котором другой вентилятор вращается вокруг оси вращения для обеспечения засасывания воздуха, его прогона через соответствующий кольцевой обтекатель; в котором ось вращения каждого вентилятора является неподвижной по отношению к корпусу; как минимум, один двигатель, установленный на корпусе и предназначенный для приведения в действие вентиляторов, в котором оба вентилятора вращаются в одном и том же направлении для создания тяги; три пары поверхностей управления, при этом одна поверхность управления из каждой пары установлена ниже одного вентилятора из одной или каждой пары вентиляторов таким образом, чтобы струя воздуха, выходящая из вентилятора, оказывала воздействие на поверхность управления; одну пару поверхностей управления, предназначенную для управления рысканием, одну пару поверхностей управления, предназначенную для управления тангажом, и еще одну пару поверхностей управления, предназначенную для управления креном; средства управления для управления ориентацией поверхностей управления по отношению к вентиляторам. Мартин Гленн Нейл, Додж Колин Сесиль, Дэниел Марк Джон (NZ) Виноградов С.Г., Дунай Д.М., Венско А.Н. (BY)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: МАРТИН ЭЙРКРАФТ КОМПАНИ ЛИМИТЕД (NZ) Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к индивидуальному летательному аппарату вертикального взлета и посадки, т.е. к устройству, которое может быть закреплено на пилоте аналогично "реактивному ранцу" и которое позволяет пилоту осуществлять управляемый полет с работающим двигателем. Предпосылки к созданию изобретения Следует отметить, что любое рассмотрение предшествующего уровня техники в настоящем описании изобретения не является допущением того, что такой предшествующий уровень техники является широко известным или образует часть известного уровня техники в данной области техники. Индивидуальные летательные аппараты были разработаны в 1960-х и 1970-х гг., но они в основном представляли собой летательные аппараты, приводимые в действие с помощью реактивного двигателя(реактивные ранцы), продолжительность полета которых была исключительно короткой (обычно полет длился приблизительно 26 с), при этом они характеризовались сложностью управления. Кроме того, указанные летательные аппараты работали на ракетном топливе, которое является опасным по своим свойствам. В родственном типе летательного аппарата топливо подают на пакет катализатора, в результате чего образуется горячий газ, поток которого распределяется между двумя расположенными на расстоянии друг от друга турбинами с противоположным вращением для создания вертикальной тяги за счет исходящей из турбин струи реактивных газов. Во время полета летательный аппарат управляется с помощью направляющих насадок для регулирования потока газов, или отражательных колец, шарнирно установленных в основании каждой турбины. В последнее время был предложен ряд индивидуальных летательных аппаратов, в которых предусматривается использование вентиляторов в кольцевых обтекателях в качестве их движущего средства: например, летательный аппарат, включающий пару вентиляторов в кольцевых обтекателях и управляемый в полете путем наклона вентиляторов в кольцевых обтекателях относительно пилота. Была предложена в основном аналогичная конструкция, в которой предусматривается использование закрытых воздушных винтов вместо вентиляторов кольцевого обтекателя. В плане терминов, используемых в описании настоящего изобретения различие между термином"закрытый воздушный винт" и термином "вентилятор в кольцевом обтекателе" в основном заключается в том, что вентилятор в кольцевом обтекателе включает один или несколько вращающихся аэродинамических профилей, или вентиляторов (с одной лопастью или с несколькими лопастями), полностью установленных внутри кольцевого обтекателя; кольцевой обтекатель увеличивает общий коэффициент полезного действия вентилятора. Закрытый воздушный винт включает вращающийся аэродинамический профиль, или воздушный винт, заключенный в кожух, единственной функцией которого является защита воздушного винта, при этом кожух не оказывает существенного влияния на коэффициент полезного действия воздушного винта. В другом изобретательском предложении приведено описание летательного аппарата, включающего пару вентиляторов в кольцевых обтекателях. В указанном летательном аппарате вентиляторы неподвижно закреплены на опорном устройстве, и управление ими в полете осуществляется с помощью управляющих щитков (закрылков), установленных рядом с выходным отверстием каждого вентилятора. Тем не менее, в данной конструкции летательного аппарата два вентилятора вращаются в противоположном направлении и, таким образом, передачу им вращения необходимо осуществлять с помощью коробки передач, в которой используется относительно сложное жесткое трансмиссионное устройство, в результате чего значительно увеличивается вес летательного аппарата. В других предложениях, относящихся к известному уровню техники, предусматривалось использование одновинтовых летательных аппаратов с закрытым воздушным винтом или одновентиляторных летательных аппаратов с вентилятором в кольцевом обтекателе. Одновинтовые/одновентиляторные летательные аппараты имеют недостаток, заключающийся в том, что воздушный винт/вентилятор должен иметь исключительно большие габариты с целью создания соответствующей подъемной силы, и для обеспечения равновесия летательных аппаратов воздушный винт/вентилятор в целом необходимо располагать над или под пилотом, что является далеко не идеальным с точки зрения безопасности пилота. Еще один недостаток заключается в том, что тягу, создаваемую одновинтовым/одновентиляторным устройством, необходимо разделить определенным образом для обеспечения управления летательным аппаратом в полете, а это обычно приводит к большим потерям на трение в цилиндрических кожухах для управления полетом или в кольцевых обтекателях. Краткое изложение существа изобретения Целью настоящего изобретения является создание индивидуального летательного аппарата, позволяющего устранить вышеописанные недостатки летательных аппаратов предшествующего уровня техники и обеспечивающего легкий, но тем не менее мощный индивидуальный летательный аппарат, являющийся сравнительно безопасным при его использовании. Настоящее изобретение предусматривает создание индивидуального летательного аппарата, включающего корпус, прикрепляемый к пилоту; как минимум, одну пару вентиляторов в кольцевых обтекателях, при этом один вентилятор из пары установлен на одной стороне корпуса, в то время как другой вентилятор из пары установлен на другой стороне корпуса; в котором каждый вентилятор вращается вокруг оси вращения для обеспечения засасывания воздуха, его прогона через соответствующий кольцевой обтекатель с входной стороны кольцевого обтекателя и выброса с выходной стороны кольцевого обтекателя; и в котором ось вращения каждого вентилятора является неподвижной по отношению к корпусу; как минимум, один двигатель, установленный на корпусе и предназначенный для приведения в действие вентиляторов, в котором оба вентилятора вращаются в одном и том же направлении для создания тяги; три пары поверхностей управления, при этом одна поверхность управления из каждой пары установлена ниже одного вентилятора из одной или каждой пары вентиляторов, в то время как другая поверхность управления каждой пары установлена ниже другого вентилятора из другой или каждой пары вентиляторов таким образом, чтобы струя воздуха, выходящая из вентилятора, оказывала воздействие на поверхность управления; одна пара поверхностей управления предназначена для управления рысканием, одна пара поверхностей управления предназначена для управления тангажом, и еще одна пара поверхностей управления предназначена для управления креном; средства управления для управления ориентацией поверхностей управления по отношению к вентиляторам. Предусматривается, что в летательном аппарате будет вероятно использован только один двигатель и одна пара вентиляторов, так как важно, чтобы общий вес летательного аппарата при его использовании в различных целях являлся минимальным. Тем не менее, существует возможность использовать более одной пары вентиляторов, при этом каждая пара вентиляторов приводится в движение своим собственным двигателем, либо обе/все пары вентиляторов приводятся в действие одним двигателем. При использовании более одной пары вентиляторов в зависимости от расположения вентиляторов каждый вентилятор может быть снабжен отдельным комплектом поверхностей управления (для управления рысканием,тангажом и креном), либо, если вентиляторы расположены таким образом, чтобы воздушная струя, выходящая из обоих или из всех вентиляторов на одной стороне корпуса, воздействовала на единую площадь (например, если комплекты вентиляторов поставлены друг над другом вертикально на каждой стороне корпуса), то в этом случае на каждой стороне корпуса может быть использован один комплект поверхностей управления. Предпочтительно, чтобы обеспечивалось крепление корпуса к пилоту с помощью ремней и чтобы корпус включал защитный экран между пилотом и двигателями с вентиляторами. Двигатель может представлять собой любой приемлемый надежный, конструктивно прочный и легкий двигатель, например двухтактный или четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, роторный двигатель или газовую турбину. Приводное устройство может представлять собой любое надежное облегченное приводное устройство, например цепную передачу, гидравлическую передачу или ременную передачу. Предпочтительно,чтобы приводное устройство представляло собой гибкую ременную передачу, наиболее предпочтительно зубчато-ремнную передачу или клиноременную микропередачу. Ременная передача является предпочтительной ввиду того, что пилот может легко проверить клиноременную передачу на наличие износа или повреждений, и, кроме того, современные ременные передачи позволяют создать облегченный привод с высоким коэффициентом полезного действия. Для обеспечения дополнительной безопасности может быть использовано параллельно два или несколько приводных устройств. Предпочтительно, чтобы каждая из поверхностей управления или пара поверхностей управления,предназначенных для управления рысканием, была установлена диаметрально поперек выходной стороны каждого кольцевого обтекателя, при этом конструкция поверхностей управления обеспечивает их поворот вокруг оси, являющейся в основном перпендикулярной оси вращения соответствующего вентилятора, в результате чего движение поверхностей управления рысканием с помощью средств управления создает движение рыскания. Также предпочтительно, чтобы каждая из поверхностей управления или каждая пара поверхностей управления, предназначенные для управления тангажом, была установлена ниже выходной стороны соответствующего кольцевого обтекателя, при этом обеспечивается их опора таким образом, чтобы в нейтральном положении, при котором средства управления не используются для управления направлением движения, каждая поверхность управления располагалась в основном в вертикальной плоскости; при этом каждая поверхность управления предназначена для поворота вокруг оси, расположенной в основном перпендикулярно продольной оси соответствующего вентилятора, таким образом, чтобы движение поверхностей управления тангажом с помощью средств управления обеспечивало движение летательного аппарата по тангажу. Также предпочтительно, чтобы каждая из поверхностей управления или каждая пара поверхностей управления, предназначенных для управления креном, были установлены ниже выходной стороны соответствующего кольцевого обтекателя, при этом каждая поверхность управления предназначена для по-2 019547 ворота вокруг оси, расположенной в основном перпендикулярно продольной оси соответствующего вентилятора, таким образом, чтобы движение поверхностей управления креном с помощью средств управления обеспечивало движение летательного аппарата по крену. Наиболее предпочтительно, чтобы каждая из поверхностей управления или каждая пара поверхностей управления, предназначенные для управления креном, были установлены ниже выходной стороны соответствующего кольцевого обтекателя, при этом каждая поверхность управления выполнена в виде двух копланарных лопастей, при этом каждая из них установлена на каждой стороне соответствующей поверхности управления тангажом; при этом каждая поверхность управления креном предназначена для обеспечения поворота вокруг оси, являющейся в основном перпендикулярной продольной оси соответствующего вентилятора и в основном перпендикулярной оси поворота соответствующей поверхности управления тангажом таким образом, чтобы поверхности управления креном, приводимые в действие средствами управления, обеспечивали движение летательного аппарата по крену. Краткое описание чертежей Ниже приведено подробное описание исключительно иллюстративного предпочтительного примера осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 - схематический вид спереди летательного аппарата в соответствии с настоящим изобретением; фиг. 2 - вид в плане летательного аппарата на фиг. 1; фиг. 3 - вид сбоку летательного аппарата на фиг. 1; фиг. 4 - вид снизу одного вентилятора в кольцевом обтекателе; фиг. 5 - вид сбоку вентилятора на фиг. 4; фиг. 6 - схема приводного устройства; фиг. 7 - схема части системы управления; фиг. 8 а и b - схемы двух различных вариантов статоров; фиг. 9 - вид в плане статора на фиг. 8b в увеличенном масштабе; фиг. 10 - вид в направлении стрелки А на фиг. 9; фиг. 11 - вид в плане одного комплекта органов управления тангажом/креном. Подробное описание изобретения Как показано на чертежах, индивидуальный летательный аппарат 1 включает пару вентиляторов в кольцевых обтекателях 2, 3, при этом вентиляторы в кольцевых обтекателях установлены на центральном корпусе 4 и разделены им, кроме того, корпус служит опорой для двигателя 6 и топливного бака (не показан). Вентиляторы в кольцевых обтекателях 2, 3 имеют известную конструкцию и состоят из центральных многолопастных вентиляторов 7, 8, установленных на ступицах 7 а, 8 а, и вращающихся со ступицами 7 а, 8 а внутри концентрических цилиндрических обтекателей 9, 10. Кольцевые обтекатели 9, 10 жестко установлены на корпусе 4 с помощью монтажных кронштейнов 4 а (показаны только на фиг. 2) и ориентированы таким образом, чтобы в неподвижном состоянии, показанном на фиг. 1 и 3 (т.е. когда летательный аппарат находится на земле), ось вращения каждого вентилятора располагалась в основном вертикально. Концы кольцевых обтекателей 9, 10 показаны открытыми, однако, фактически они могут быть закрыты защитной решеткой или сеткой. Вентиляторы 7, 8 приводятся в действие двигателем 6 с помощью приводного устройства в виде пары зубчатых приводных ремней 11 а, 11b, соединенных с соответствующими ступицами 7 а, 8 а. Зубчато-ременная передача показана (схематически) на фиг. 4 и 6. Как показано на фиг. 6, двигатель 6 приводит в действие приводной шкив 6 а с помощью эластичной муфты 6b, обеспечивающей гашение крутильных колебаний, передающихся от двигателя 6. Два приводных ремня 11 а, 11b зацеплены с приводным шкивом 6 а, при этом один ремень расположен рядом с другим. Первый приводной ремень 11 а проходит вокруг шкива 6 а, через отверстие 9b в кольцевом обтекателе 9 и вокруг ступицы 7 а для приведения в действие вентилятора 7. Второй приводной ремень 11b проходит вокруг шкива 6 а, через отверстие 10b в кольцевом обтекателе 10 и вокруг ступицы 8 а для приведения в действие вентилятора 8. При использовании оба вентилятора 7, 8 вращаются в одном и том же направлении, однако воздушный поток из нижней части 9 а, 10 а каждого кольцевого обтекателя 9, 10 создается линейным (т.е. в основном параллельным продольной оси соответствующего вентилятора) за счет использования ряда статоров 12. Статоры 12 расположены на расстоянии друг от друга и размещены радиально по внутренней окружности каждого кольцевого обтекателя 9, 10 ниже соответствующих вентиляторов 7, 8. Каждый статор 12 представляет собой "спицу", расположенную радиально от внутренней стенки кольцевого обтекателя в направлении к ступице. На фиг. 8 а проиллюстрирована простейшая конструкция статоров, в которой каждый статор представляет собой плоскую пластину с параллельными сторонами, при этом каждая пластина расположена радиально от внутренней стенки кольцевого обтекателя в направлении к ступице. На фиг. 8b, 9 и 10 проиллюстрирована более эффективная конструкция статора 12b с аэродинамической точки зрения, в которой каждый статор 12b представляет собой пластину с изогнутым аэродинамическим профилем в поперечном сечении, один конец которой прикреплен к внутренней стенке кольцевого обтекателя, в то время как другой конец прикреплен к ступице. Как показано на фиг. 9 и 10, каж-3 019547 дый статор 12b закручен вдоль своей продольной оси в направлении от ступицы к кольцевому обтекателю. Статоры указанной конструкции обладают более высокой эффективностью по сравнению с простыми плоскими статорами 12 а, однако являются более дорогостоящими в изготовлении и более сложными при монтаже. Ширина корпуса 4 несколько превышает ширину плеч пилота и приблизительно по высоте равна росту пилота. В неподвижном состоянии, показанном на фиг. 1 и 3, летательный аппарат опирается на опору 1 а, которая может представлять собой любой приемлемый тип опоры. Корпус 4 снабжен головными щитками 13 и подлокотниками 14, 15 (фиг. 1 и 2). Летательный аппарат снабжен органами управления для управления рысканием, тангажом и креном; пилот может использовать все из указанных органов управления с помощью ручек управления,встроенных в подлокотники, как описано ниже. Рыскание является угловым вращением летательного аппарата вокруг вертикальной оси; управление рысканием осуществляется с помощью пары рулей управления 50, 51, один руль управления в каждой паре установлен диаметрально поперек выходной стороны каждого из кольцевых обтекателей 9, 10 и предназначен для поворота вокруг оси, расположенной в основном перпендикулярно оси вращения соответствующих вентилятора и ступицы. Каждый руль управления 50, 51 имеет аэродинамический профиль в поперечном сечении. Каждый руль управления частично выступает за нижнюю кромку соответствующего кольцевого обтекателя, как показано на фиг. 5 и 6, и выполнен из двух секций, при этом на каждой стороне нижней частицы ступицы расположена одна секция. Две секции каждого руля управления движутся вместе как единая конструкция. Рули управления 50, 51 могут приводиться в движение с помощью тросов (не показаны), соединенных с рычагом управления 17, установленном на соответствующем подлокотнике 14 (фиг. 7). В другом примере осуществления изобретения может быть использована немеханическая система управления, например, в которой применен электрический исполнительный механизм, управляемый перемещением рычага управления для перемещения рулей управления. Система управления во всех случаях отрегулирована таким образом, чтобы перемещение одного руля управления 50 в одном направлении (например,в направлении, обозначенном стрелкой А на фиг. 7) приводило к одинаковому перемещению руля управления 51 в противоположном направлении (например, в направлении, обозначенном стрелкой В на фиг. 7), такое перемещение создает движение рыскания летательного аппарата влево; перемещение рулей управления в противоположном направлении создает движение рыскания летательного аппарата вправо. Расстояние, на которое перемещаются рули управления, определяет степень рыскания. На фиг. 1 и 7 показана одна пара рулей управления 50, 51, но также имеется возможность использовать несколько пар рулей управления 50, 51, установленных параллельно, как показано на фиг. 3. Несколько пар рулей управления используют аналогичным образом, как и одну пару рулей управления. Тангаж и крен определяются поверхностями управления 60, 61 и 70, 71, имеющими аэродинамический профиль в поперечном сечении, соответственно. Тангаж является угловым движением летательного аппарата в вертикальной плоскости вокруг поперечной оси; крен является вращением летательного аппарата вокруг горизонтальной оси. С точки зрения пилота, управляющего летательным аппаратом, рыскание является качанием из стороны в сторону вокруг вертикальной оси, крен является наклоном в одну или в другую сторону в вертикальной плоскости, и тангаж является наклоном в направлении вперед или в направлении назад. Поверхности управления 60, 61 и 70, 71 выполнены в виде двух комплектов поверхностей управления крестообразной схемы, при этом один комплект 60, 70 расположен на одной стороне корпуса, в то время как другой комплект 61, 71 расположен на другой стороне корпуса. Оба комплекта поверхностей управления опираются на опорную балку 72, расположенную под прямыми углами к продольной оси летательного аппарата и установленную поперек нижней части корпуса таким образом, чтобы комплект поверхностей управления располагался ниже выходной стороны одного кольцевого обтекателя, и другой комплект поверхностей управления находился ниже выходной стороны другого кольцевого обтекателя. Поверхности управления 60, 61, предназначенные для управления по тангажу, установлены на опорной балке 72, при этом продольная ось поверхности параллельна продольной оси продольной балки 72 и в нейтральной положении расположена в основном в вертикальной плоскости. Поверхности управления 60, 61 приводятся в движение путем поворота опорной балки 72 в ее подшипниках (не показаны); за счет указанного движения обеспечивается перемещение нижнего конца поверхностей управления 60,61 в направлении, указанном стрелками С и D (фиг. 3). При перемещении поверхностей управления 60,61 в направлении, указанном стрелкой С, поток воздуха, исходящий из выходной стороны кольцевых обтекателей 9, 10, стремится создать движение летательного аппарата по тангажу, т.е. против часовой стрелки, как показано на фиг. 3. При перемещении поверхностей управления 60, 61 в направлении, указанном стрелкой D, происходит движение летательного аппарата по тангажу по часовой стрелке, как показано на фиг. 3. Ввиду крестообразного расположения поверхностей управления, поверхности 70, 71 перемещаются с поверхностями 60, 61, однако при движении по тангажу, описанном в предшествующем абзаце, поверхности 70, 71 сохраняют свое положение под постоянным углом к воздушному потоку, исходящему из кольцевых обтекателей, и, таким образом, не изменяют ориентацию летательного аппарата. Каждая из поверхностей управления 70, 71 сконструирована в виде двух равных частей, при этом каждая часть расположена на каждой стороне соответствующей поверхности 60, 61. Поверхности управления 70, 71 могут поворачиваться относительно соответствующих поверхностей 60, 61, как показано пунктирными линиями на фиг. 1; управление таким шарнирным движением осуществляется с помощью тяги управления 73, приводящей в движение поверхности управления 70, 71 на подшипниках 74, установленных на поверхностях 60, 61. Для обеспечения движения летательного аппарата по крену влево поверхности управления 70, 71 поворачиваются в направлении, указанном стрелкой Е (фиг. 1); для обеспечения движения летательного аппарата по крену вправо поверхности управления 70, 71 поворачиваются в направлении, указанном стрелкой F. Перемещением поверхностей управления 60, 61, 70, 71 управляют путем перемещения ручки управления 19, установленной на подлокотнике 15. Подлокотник 14 также включает ручку коррекции газа, соединенную с двигателем 6, которая используется для увеличения скорости вращения двигателя известным способом. Перемещение всех поверхностей управления 50, 51, 60, 61 и 70, 71, в также перемещение ручки коррекции газа может осуществляться с помощью тросов или тяг управления, либо за счет использования электронных приводных механизмов для приведения в действие любых известных из широкого ряда гидравлических или электрических серводвигателей для воздействия на поверхности управления/ручку коррекции газа. Поверхности управления/ручка коррекции газа могут управляться вручную пилотом либо могут управляться дистанционно через интерфейс с микрокомпьютером (так называемая система"электродистационная система управления полтом летательного аппарата"). Другая возможность предусматривает управление летательным аппаратом главным образом вручную, однако с переходом на безопасное управление, обеспечиваемое компьютерным управлением, таким образом, чтобы при полете летательного аппарата на небезопасной стороне или с небезопасной скоростью обеспечивалось включение автоматического управления. При использовании летательного аппарата пилот располагается стоя внутри пространства 20 (фиг. 2) и пристегивается к летательному аппарату с помощью системы, аналогичной подвесной системе парашюта (не показана), установленной на корпусе 4. Пристегнувшись, пилот запускает двигатель 6 для обеспечения вращения вентиляторов 7, 8 внутри кольцевых обтекателей 9, 10 для придания вертикальной подъемной силы летательному аппарату. Подъемная сила регулируется за счет увеличения скорости вращения двигателя 6, управление которой обеспечивается с помощью ручки коррекции тяги. Управление тангажом, креном и рысканием осуществляется, как описывалось выше. Вращение обоих вентиляторов 7, 8 в одном и том же направлении означает, что вентиляторы могут приводиться в движение непосредственно от двигателя, в результате чего отсутствует необходимость в коробке передач для изменения направления передачи. За счет этого обеспечивается существенное снижение веса летательного аппарата, а также исключается компонент, требующий проведения технического обслуживания и служащий вероятной причиной отказа. Вращение обоих вентиляторов в одном и том же направлении передает крутящий момент на летательный аппарат, в результате чего управление летательным аппаратом в полете является трудным или невозможным, если бы не статоры, которые создают в основном линейный воздушный поток, выходящий из вентиляторов 2, 3. Летательный аппарат снабжен парашютом (не показан), который может быть открыт пилотом в аварийных ситуациях для безопасного приземления летательного аппарата и пилота. Предусматривается, что вышеописанный летательный аппарат в основном найдет применение в качестве одноместного транспортного средства. Тем не менее, существует возможность заменить ручное управление пилотом управлением полетом с помощью любых устройств дистанционного управления, в результате чего обеспечивается дистанционное управление летательным аппаратом. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Индивидуальный летательный аппарат, включающий корпус (4), прикрепляемый к пилоту; по меньшей мере одну пару вентиляторов в кольцевых обтекателях (2, 3), при этом один вентилятор из пары установлен на одной стороне корпуса (4), в то время как другой вентилятор из пары установлен на другой стороне корпуса, при этом каждый вентилятор (7, 8) выполнен с возможностью вращения вокруг оси вращения для обеспечения засасывания воздуха, его прогона через соответствующий кольцевой обтекатель (9, 10) с входной стороны кольцевого обтекателя и выброса с выходной стороны кольцевого обтекателя, а ось вращения каждого вентилятора является неподвижной по отношению к корпусу; по меньшей мере один двигатель (6), установленный на корпусе (4) и предназначенный для приведения в действие вентиляторов (7, 8) таким образом, чтобы обеспечивалось вращение вентиляторов в одном и том же направлении для создания тяги; три пары поверхностей управления (50/51, 60/61, 70/71) по меньшей мере для одной пары вентиляторов, при этом одна поверхность управления из каждой пары поверхностей управления установлена ниже одного вентилятора (7, 8), в то время как другая поверхность управления установлена ниже другого вентилятора таким образом, чтобы струя воздуха, выходящая из вентилятора, оказывала воздействие на поверхность управления, при этом одна пара поверхностей управления (50/51) предназначена для управления рысканием, одна пара поверхностей управления (60/61) предназначена для управления тангажом и еще одна пара поверхностей управления (70/71) предназначена для управления креном; две из трех пар поверхностей управления установлены снаружи кольцевого обтекателя соответствующего вентилятора (9, 10) и расположены на расстоянии от кольцевого обтекателя (9, 10) соответствующего вентилятора (7, 8); средства управления (17, 19) для управления ориентацией поверхностей управления по отношению к вентиляторам. 2. Индивидуальный летательный аппарат по п.1, в котором каждый вентилятор (7, 8) прикреплен к корпусу таким образом, чтобы ось вращения каждого вентилятора располагалась в основном вертикально при закреплении летательного аппарата на вертикально стоящем пилоте. 3. Индивидуальный летательный аппарат по любому из предшествующих пунктов, в котором двигатель (6) выбран из группы, включающей двухтактный двигатель внутреннего сгорания, четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, роторный двигатель, газотурбинный двигатель. 4. Индивидуальный летательный аппарат по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий приводное устройство (11 а, 11b), приводимое в действие по меньшей мере одним двигателем (6), при этом приводное устройство предназначено для приведения в действие по меньшей мере одной пары вентиляторов. 5. Индивидуальный летательный аппарат по п.4, в котором приводное устройство выбрано из группы, включающей одиночный привод, спаренный привод, и в котором приводное устройство включает привод, выбранный из группы, включающей цепную передачу, гидравлическую передачу, ременную передачу. 6. Индивидуальный летательный аппарат по любому из предшествующих пунктов, в котором летательный аппарат дополнительно включает комплект статоров (12), расположенных в каждом кольцевом обтекателе вентилятора (9, 10) для выпрямления потока воздуха, выходящего из этого вентилятора. 7. Индивидуальный летательный аппарат по любому из предшествующих пунктов, в котором одна(50) из пары поверхностей управления (50/51), предназначенных для управления рысканием, установлена диаметрально поперек выходной стороны одного кольцевого обтекателя (9) по меньшей мере одной пары вентиляторов в кольцевых обтекателях, а другая (51) из пары поверхностей управления, предназначенная для управления рысканием, установлена диаметрально поперек выходной стороны другого кольцевого обтекателя (10) по меньшей мере одной пары вентиляторов в кольцевых обтекателях; при этом конструкция каждой из поверхностей управления, предназначенных для управления рысканием, обеспечивает их поворот вокруг оси, являющейся в основном перпендикулярной оси вращения соответствующего вентилятора, таким образом, чтобы движение поверхностей управления рысканием с помощью средств управления производило движение рыскания летательного аппарата. 8. Индивидуальный летательный аппарат по п.7, в котором управление каждой поверхностью управления (50/51) или каждой парой поверхностей управления (50/51), предназначенных для управления рысканием, осуществляется с помощью средств управления (17) таким образом, чтобы перемещение одной поверхности управления (50) в первом направлении производило одинаковое перемещение другой поверхности управления (51) в противоположном направлении. 9. Индивидуальный летательный аппарат по любому из предшествующих пунктов, в котором одна(60) из пары (60/61) поверхностей управления, предназначенных для управления тангажом, установлена ниже выходной стороны одного кольцевого обтекателя (9) и расположена на расстоянии от выходной стороны одного кольцевого обтекателя (9) по меньшей мере одной пары вентиляторов в кольцевых обтекателях, а другая (61) из пары поверхностей управления, предназначенных для управления тангажом,установлена ниже выходной стороны другого кольцевого обтекателя (10) и расположена на расстоянии от выходной стороны другого кольцевого обтекателя (10) по меньшей мере одной пары вентиляторов в кольцевых обтекателях, при этом обеспечивается опора каждой из поверхностей управления, предназначенных для управления тангажом, таким образом, чтобы в нейтральном положении, при котором средства управления (19) не используются для управления направлением движения, каждая поверхность управления (60/61) располагалась в основном в вертикальной плоскости; при этом каждая поверхность управления предназначена для поворота вокруг оси, расположенной в основном перпендикулярно продольной оси соответствующего вентилятора, таким образом, чтобы движение поверхностей управления тангажом с помощью средств управления (19) производило движение летательного аппарата по тангажу. 10. Индивидуальный летательный аппарат по любому из предшествующих пунктов, в котором одна(70) из пары (70/71) поверхностей управления, предназначенных для управления креном, установлена ниже выходной стороны одного кольцевого обтекателя (9) и расположена на расстоянии от выходной стороны одного кольцевого обтекателя (9) по меньшей мере одной пары вентиляторов в кольцевых обтекателях, а другая (71) из пары поверхностей управления, предназначенных для управления креном, установлена ниже выходной стороны другого кольцевого обтекателя (10) и расположена на расстоянии от выходной стороны другого кольцевого обтекателя (10) по меньшей мере одной пары вентиляторов в кольцевых обтекателях, при этом каждая из поверхностей управления предназначена для поворота вокруг оси, расположенной в основном перпендикулярно продольной оси соответствующего вентилятора,таким образом, чтобы движение поверхностей управления креном с помощью средств управления (19) производило движение летательного аппарата по крену. 11. Индивидуальный летательный аппарат по п.9, в котором одна (70) из пары (70/71) поверхностей управления, предназначенных для управления креном, установлена ниже выходной стороны одного кольцевого обтекателя (9) и расположена на расстоянии от выходной стороны одного кольцевого обтекателя (9) по меньшей мере одной пары вентиляторов в кольцевых обтекателях, а другая (71) из пары поверхностей управления, предназначенных для управления креном, установлена ниже выходной стороны другого кольцевого обтекателя (10) и расположена на расстоянии от выходной стороны другого кольцевого обтекателя (10) по меньшей мере из одной пары вентиляторов в кольцевых обтекателях, при этом каждая поверхность управления (70/71) выполнена в виде двух копланарных лопастей, установленных на каждой стороне соответствующей поверхности управления тангажом (60/61); при этом каждая поверхность управления креном (70/71) предназначена для обеспечения поворота вокруг оси, являющейся в основном перпендикулярной продольной оси соответствующего вентилятора и в основном перпендикулярной оси поворота соответствующей поверхности управления тангажом, таким образом, чтобы поверхности управления креном, приводимые в действие средствами управления, производили движение летательного аппарата по крену. 12. Индивидуальный летательный аппарат по п.11, в котором поверхности управления тангажом(60/61) и поверхности управления креном (70/71) установлены на опорном элементе (72), расположенном поперечно от противоположного конца корпуса (4) к каждой паре вентиляторов. 13. Индивидуальный летательный аппарат по любому из пп.7-12, в котором каждая из поверхностей управления (50/51, 60/61, 70/71) выполнена в форме лопасти, имеющей аэродинамический профиль в поперечном сечении. 14. Индивидуальный летательный аппарат по любому из предшествующих пунктов, в котором корпус (4) дополнительно включает приспособление для установки регулятора коррекции газа и органы управления для средств управления и в котором средства управления выбраны из группы, включающей тросы механической системы управления; электрические исполнительные механизмы; гидравлические силовые приводы. 15. Индивидуальный летательный аппарат по любому из предшествующих пунктов, в котором летательный аппарат включает только одну пару вентиляторов в кольцевых обтекателях и один двигатель.

МПК / Метки

МПК: B64C 27/20, B64C 15/02, B64C 39/02, B64C 9/02, B64C 29/00

Метки: систему, индивидуальный, летательный, управления, включающий, аппарат

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/11-19547-individualnyjj-letatelnyjj-apparat-vklyuchayushhijj-sistemu-upravleniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Индивидуальный летательный аппарат, включающий систему управления</a>

Похожие патенты