Универсальный высокоманевренный летательный аппарат

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ВЫСОКОМАНЕВРЕННЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ Изобретение относится к авиационной технике. Летательный аппарат содержит корпус торообразной формы, выполненный с радиальными проемами, грузовые отсеки, силовую установку, переднюю и заднюю кабины экипажа, систему управления и органы приземления. В радиальных проемах размещены поворотные устройства, на каждом из которых установлены поворотная платформа с двигателем и кольцевой плоскостью-крылом, состоящей из сегментов. Поворотные устройства выполнены с возможностью попарного симметричного отстреливания. Внутри центрального отсека по его периметру расположена эластичная емкость для нагретого газа, прикрепленная к емкости, заполненной гелием, и соединенная со съемной верхней выпуклой несущей поверхностью, закрывающей верх центрального отсека, и с корпусом. Для регулирования объема эластичной емкости на стенках цилиндрической шахты, расположенной в центральном пространстве тора, установлены лебедки. Грузовые отсеки по окружности снабжены убирающимися эластичными емкостями. Система управления снабжена электронным гироскопом. Достигается увеличение грузоподъемности. 016905 Область техники Изобретение относится к авиационной технике, содержит ряд принципиально новых технических решений и может быть использовано в различных отраслях современного хозяйства страны. Летательный аппарат может быть использован и как аэростат, и как дирижабль, и как самолет, и как экранолет, и как термоплан. Предшествующий уровень техники Известен дискообразный летательный аппарат вертикального взлета и посадки (см. патент США 3614030, кл. B64D 27/02, 1969 г.), содержащий большое количество двигателей, установленных в колодцах по периферии дискообразного корпуса, часть из которых - вспомогательные и являются балластом во время полета. Известный летательный аппарат не позволяет перевозить грузы в вертикальном положении, невозможно перевозить мачты, трубы и т.д., и имеет ограниченную грузоподъемность. Известен также летательный аппарат легче воздуха (см. авт. св. СССР 687728, кл. В 64 В 1/58,1976 г.), снабженный по периферии двигателями с управляемыми соплами и центральным грузовым отсеком, обеспечивающим подъем и транспортировку крупногабаритных грузов в вертикальном положении. Недостатком известного летательного аппарата является ограниченная грузоподъемность, низкая маневренность, трудность пилотирования и ограниченность в применении. Известен торообразный летательный аппарат тяжелее воздуха с винтовым движителем, расположенным в центре (см. патент США 5152478, кл. В 64 С 29/00, 1990 г.). Аппарату присущи те же недостатки: низкая маневренность, невысокая и ограниченная грузоподъемность, сложность пилотирования и неудобство эксплуатации. Центральная часть тора занята несущим винтом и не может быть использована для размещения грузов. Известен летательный аппарат тяжелее воздуха типа "летающая тарелка-платформа", снабженный шарнирно установленными по периферии реактивными двигателями, создающими не только усилия для подъема и перемещения летательного аппарата в воздухе, но и значительные управляющие усилия (см. заявку Франции 2104709, кл. В 64 С 29/00, 1972 г.). При улучшенной управляемости этому аппарату присуща низкая и ограниченная грузоподъемность и многие из упомянутых выше недостатков. Известен летательный аппарат легче воздуха, выполненный в виде кольцевого крыла, в корпусе которого размещены несколько турбопрямоточных двигателей, снабженных несущими винтами (см. патент РФ 2070143, кл. В 64 С 39/06, 1996 г.). В полостях крыла известного летательного аппарата размещены топливные емкости, грузовые и пассажирские отсеки, кабина пилотов и другие устройства. Центральное пространство кольцевого крыла может использоваться для размещения крупногабаритных грузов в вертикальном положении, например ракет. Однако горизонтальный полет такого аппарат, с вертикальным грузом в момент старта осуществляется при его горизонтальном положении, что неизбежно ведет к усложнению системы крепления груза, нарушению вантовой подвески, вызывает необходимость применения форменных элементов крепления, а значит к существенному увеличению общей массы и ограничению грузоподъемности. Управление таким аппаратом осуществляется за счет изменения тяги двигателей,что затрудняет пилотирование и снижает маневренность. Известен также летательный аппарат легче воздуха (см. патент ЕР 0201309 А 2, кл. В 64 В 1/00,1986 г.). Аппарат представляет собой торообразное тело, наполненное гелием. В центре корпуса аппарата на перекладине установлен один или два движителя, обеспечивающих управление аппаратом по вертикали. На корпусе снаружи установлены боковые газотурбинные двигатели, обеспечивающие горизонтальный полет и управление по курсу. Возможно также размещение двигателей на подвесной платформе с возможностью поворота их для управления полетом. Известному летательному аппарату присущи те же недостатки: ограниченная грузоподъемность главным образом по габаритам, трудность пилотирования из-за большой парусности, что усложняет эксплуатацию, низкая маневренность и надежность. Известен многофункциональный летательный аппарат вертикального взлета и посадки (см. патент РФ 2127693, кл, В 64 С 29/00), представляющий собой торообразное тело, содержащее грузовые отсеки, кабины экипажа, силовую установку с энергоблоками, радиальные ниши, органы управления и органы приземления. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что платформы с двигателями, расположенные вне корпуса летательного аппарата, создают значительное сопротивление на высоких скоростях полета. Наиболее близким летательным аппаратом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является высокоманевренный летательный аппарат (см. патент РФ 2332331, кл. В 64 С 29/00), содержащий корпус торообразной формы, грузовые отсеки, силовую установку, переднюю и заднюю кабины экипажа, систему управления и органы приземления. Корпус выполнен с радиальными нишами. В нишах размещены поворотные устройства, каждое из которых выполнено в виде кольца с установленной на нем поворотной платформой с двигателем и плоскостью-крылом с возможностью поворота платформ. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что аппарат имеет ограниченную грузоподъемность.-1 016905 Раскрытие изобретения Задачей изобретения является создание универсального высокоманевренного летательного аппарата с получением технического результата, состоящего в обеспечении широкого спектра возможностей его применения, в частности один из вариантов применения в качестве воздушного крана высокой эффективности и эксплуатационной технологичности, увеличения грузоподъемности за счет использования эластичной емкости. Указанный технический результат в универсальном высокоманевренном летательном аппарате достигается тем, что он содержит корпус торообразной формы, выполненный с радиальными проемами, с размещенными в них поворотными устройствами, на каждом из которых установлены с возможностью поворота поворотная платформа с двигателем и плоскостью-крылом, грузовые отсеки, силовую установку, переднюю и заднюю кабины экипажа, систему управления и органы приземления. Особенностью является то, что внутри центрального отсека по его периметру расположена эластичная емкость для нагретого газа с возможностью ее перемещения вверх за пределы корпуса летательного аппарата, прикрепленная к емкости, заполненной гелием, и соединенная со съемной верхней выпуклой несущей поверхностью, закрывающей верх центрального отсека, и с корпусом; на стенках цилиндрической шахты, расположенной в центральном пространстве тора, установлены лебедки, обеспечивающие регулирование объема эластичной емкости; грузовые отсеки по окружности снабжены убирающимися эластичными емкостями; поворотные устройства выполнены с возможностью попарного симметричного отстреливания, плоскость-крыло выполнена кольцевой и состоит из сегментов, а система управления снабжена электронным гироскопом. Также особенностью является то, что эластичная емкость выполнена цилиндрической с двухслойными стенками. Поворотные устройства выполнены в виде цилиндров. Предлагаемый летательный аппарат является аппаратом тяжелее воздуха, но облегченным за счет использования легкого газа-носителя, например гелия. В зависимости от варианта загрузки летательного аппарата свободные его грузовые отсеки, в том числе и центральное пространство тора, снабжены легкими эластичными емкостями и заполнены легким газом, что приводит к уменьшению массы конструкции аппарата и повышает его грузоподъемность. Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых изображено: на фиг. 1 (а, б) - конструктивная схема летательного аппарата в стояночном положении, вид спереди, а) при подготовке к горизонтальному взлету, б) при вертикальном взлете; на фиг. 2 - то же, вид сверху, половина верхней несущей поверхности снята; на фиг. 3 - торообразный корпус летательного аппарата без поворотных энергоблоков, вид сверху,верхняя несущая поверхность условно снята; на фиг. 4 - вид по А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - вид по В-В на фиг. 3; на фиг. 6 - вид по Б-Б на фиг. 3; на фиг. 7 - летательный аппарат с вертикальным грузом в стояночном положении, подготовленный для вертикального взлета; на фиг. 8 - летательный аппарат с грузом на внешней (вантовой) подвеске в полете,на фиг. 9 - летательный аппарат с развернутой эластичной емкостью. Универсальный высокоманевренный летательный аппарат включает жесткий облегченный торообразный корпус 1 (фиг. 1 а и 1 б), внутри которого имеются полости, заполненные несущим газом - гелием. В радиальных проемах (нишах) 2 (фиг. 3) торообразного корпуса 1 размещены шесть поворотных устройств 3 (фиг. 2 и 6) в виде цилиндров с установленными на них поворотными относительно радиусов платформами 4 (фиг. 2). Посредине каждой поворотной платформы 4 может быть закреплен один двигатель 5, имеющий изменяющий вектор тяги, или два обычных реактивных двигателя с поворотными соплами и кольцевой плоскостью - крылом 6 над двигателем 5, или турбореактивных. Емкости для топлива расположены в полостях поворотной платформы 4. Над двигателями 5 установлена кольцевая плоскость-крыло 6 (фиг. 1 б), которая может выполнять или функцию крыла, или стабилизатора, или рулевой плоскости в зависимости от положения двигателей 5 относительно торообразного корпуса 1 летательного аппарата. Кольцевая плоскость - крыло 6 в одном случае разворачивает двигатель 5, если он вышел из строя по какой-то причине, в другом - изменяет вектор тяги, в других случаях - 50-55% работает как крыло и 30-35% как стабилизатор. Кольцевая плоскость-крыло 6 состоит из сегментов, меняющих профиль. Поворотная платформа 4 может вращаться в любую сторону вокруг своей оси и в любую сторону передвигаться по радиальным проемам (нишам)2 летательного аппарата, и двигатель 5 с кольцевой плоскостью-крылом 6 над ним будет выполнять функцию маршевого двигателя, а кольцевая плоскостькрыло 6 будет выполнять функции крыла, в другом случае двигатель 5 будет выполнять функцию рулевого двигателя, а кольцевая плоскость-крыло 6 - функцию рулевой плоскости. Летательный аппарат имеет канал для свободного прохода по всему коридору и место для разме-2 016905 щения груза или пассажиров, или заполнения полости газом для других моделей с иным назначением. Торообразный корпус 1 летательного аппарата снабжен съемными верхней 7 выпуклой и нижней 8 вогнутой несущими поверхностями (фиг. 1 а), герметично закрывающими при необходимости внутреннее пространство торообразного корпуса 1. Внутри центрального отсека 30 по его периметру расположена убирающаяся эластичная емкость 9 для нагретого газа, прикрепленная к емкости 10, заполненной гелием, и соединенная с облегченной съемной верхней выпуклой несущей поверхностью 7 (съемной крышкой) (фиг. 9), закрывающей верх центрального отсека 30, и с торообразным корпусом 1. В нижней поверхности имеется люк 11 для забора воды в момент касания поверхности воды при полете, створки которого автоматически закрываются после заполнения внутреннего пространства тора водой. Полости торообразного корпуса 1, образовавшиеся между радиальными проемами (нишами) 2,использованы для устройства грузовых отсеков 12 (фиг. 5), передней 13 и задней 14 (фиг. 4) пилотских кабин и такелажного оборудования. Грузовые отсеки 12 по окружности также снабжены убирающимися эластичными емкостями. Пилотские кабины 13 и 14 идентичны, снабжены дублированными системами управления, что обеспечивает управление из одной кабины и корректировку с другой. Этим обеспечивается точность приземления, облегчается прием и выгрузка грузов, перевозимых на внешней подвеске и внутри тора в вертикальном положении, обеспечивается контроль за всеми операциями экипажа в полете и за положением летательного аппарата в пространстве. Грузовые отсеки 12 снабжены легкосъемными полами 15 (фиг. 5) и откидными люками 16 с грузовыми рампами 17. В центральном пространстве тора установлена цилиндрическая шахта 18 (фиг. 4),включенная в силовую систему корпуса летательного аппарата и обеспечивающая вантовую подвеску грузов. Для этого на стенках цилиндрической шахты 18 имеются крепежные устройства 19, обеспечивающие жесткую (фиг. 7) и вантовую наружную (фиг. 8) подвески и автоматический сброс грузов. Внутреннее пространство между торообразным корпусом 1 и стенками цилиндрической шахты 18 использовано для размещения кольцевых силовых элементов конструкции, силовых отсеков 20 и 21 и кольцевого канала 22, обеспечивающего сообщение между передней 13 и задней 14 пилотскими кабинами, а также свободный доступ к элементам различных систем, расположенным в силовых отсеках 20 и 21. В этих отсеках размещается также оборудование и устройства для торможения и фиксации поворотных относительно осей I-I энергоблоков 23. В силовых отсеках 20 и 21 размещены также передняя 24 и задняя 25 выдвижные телескопические штанги - органы приземления. Снаружи верхнего силового отсека 20 расположен кольцевой силовой элемент 26, обеспечивающий также установку и фиксацию верхней несущей поверхности 7. К силовым стенкам радиальных проемов (ниш) 2 крепятся поворотные устройства 3, которые в момент возгорания двигателя отстреливаются попарно-симметрично с противоположной поворотной платформой 4, тем самым обеспечивается автономность двигательных установок и балансировки летательного аппарата. Система управления включает электронный гироскоп, обеспечивающий стабилизацию летательного аппарата в воздухе, автоматическое управление элементами силовой установки и режимами полета аппарата. Автоматически управляемые органы приземления обеспечивают плавную посадку аппарата не только на горизонтальную, но и наклонную до 30-40 поверхности, а герметичный корпус тора при убранных органах приземления позволяет осуществлять посадку на воду, что особенно важно при использовании аппарата в пожарном варианте. Органы приземления выполнены в виде телескопических колесных платформ и имеют каркас со съемным днищем и верхом. Длина телескопических штанг 24 и 25 при выдвижении автоматически фиксируется при встрече с препятствием, что обеспечивает посадку аппарата на наклонную поверхность. Работа летательного аппарата, в основном, сводится к подъему и транспортировке по воздуху различных грузов 27, 28. При этом могут иметь место различные варианты его загрузки и различные варианты использования. Находящаяся внутри центрального отсека 30 эластичная емкость 9 при подъеме груза с помощью емкости 10, наполненной гелием, поднимается вверх и заполняется нагретым газом, тем самым увеличивается подъемная сила летательного аппарата. Если летательный аппарат используется в качестве воздушного крана для подъема и перемещения грузов на небольшие расстояния или для выполнения монтажных работ, его съемная верхняя выпуклая несущая поверхность 7 отсоединяется и с прикрепленной емкостью 10, заполненной гелием, начинает подниматься вверх и тянет за собой эластичную емкость 9, выполненную, например, в виде цилиндра и заполненную легким нагретым газом. Эластичная емкость 9 выполнена с двухслойными стенками для теплоизоляции. Эластичная емкость 9 наполняется горячими выхлопными газами от двигателей 5 и смешивается с поступающим воздухом. Создается дополнительное усилие и летательный аппарат работает как термоплан. При разгрузке летательного аппарата эластичная емкость 9 сдувается и с помощью лебедок 29, установленных на стенках цилиндрической шахты 18, возвращается в центральный отсек 30, что позволяет эффективно использовать летательный аппарат при переброске из одного района монтажа в другой.-3 016905 Перемещение эластичной емкости 9 вверх за пределы торообразного корпуса 1 летательного аппарата позволяет увеличивать объем нагретого газа за счет увеличения объема эластичной емкости 9 (в зависимости от поднимаемого груза), регулируемого лебедками 29, а при отсутствии необходимости эластичная емкость 9 складывается по окружности центрального отсека 30 с внутренней или внешней стороны в зависимости от перевозимого груза. Двигателями и рулевыми плоскостями достигается точность крановых работ. Если необходимо перевезти малогабаритные грузы на большое расстояние, то грузовые отсеки тора заполняются грузами, устанавливаются верхняя 7 и нижняя 8 несущие поверхности и летательный аппарат способен перевозить в этом варианте груз на максимальное расстояние. При необходимости перевозить большие грузы на небольшое расстояние, например перевозка ракет, все грузовые отсеки тора освобождаются. При взлете в ограниченном пространстве все двигатели 5 устанавливаются вертикально (фиг. 1 б) и становятся тяговыми двигателями, а кольцевая плоскость - крыло 6 становится стабилизатором. Внутреннее пространство центрального отсека 30 тоже может использоваться для размещения вертикальных крупногабаритных грузов или пассажирского салона, или же для размещения воды, которая заполняет внутреннее пространство тора в момент касания водной поверхности (фиг. 5) через частично открытую сторону люка 11. В этом случае центральная полость тора герметично закрывается верхней 7 и нижней 8 несущими поверхностями, что улучшает аэродинамику летательного аппарата (верхняя несущая поверхность слегка выпукла, нижняя слегка вогнута), уменьшает расход топлива и увеличивает дальность полета. При тушении крупных пожаров предлагаемый летательный аппарат может быть использован в двух вариантах: транспортировка контейнеров с водой на вантовой подвеске или же транспортировка воды во внутреннем пространстве тора, которое заполняется в момент касания водной поверхности при полете. Преобразование летательного аппарата из варианта в вариант производится силами эксплуатирующих подразделений с использованием штатного оборудования и инструмента. Могут быть и другие в зависимости от ситуации варианты применения и использования летательного аппарата, когда требуется большая подъемная сила, высокая маневренность в полете с грузом, безаэродромное базирование и работа на неподготовленных площадках. Таким образом, заявляемый летательный аппарат может принимать различные геометрические формы и иметь регулируемую грузоподъемность. Изобретение улучшает аэродинамику летательного аппарата и его безопасную эксплуатацию. Быстрое перемещение летательного аппарата позволяет решать любые народно-хозяйственные задачи. Абсолютные размеры аппарата будут определяться его силовыми возможностями, суммарной тягой двигателей и потребными массами грузов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Универсальный высокоманевренный летательный аппарат, содержащий корпус торообразной формы, выполненный с радиальными проемами, с размещенными в них поворотными устройствами, на каждом из которых установлены с возможностью поворота поворотная платформа с двигателем и плоскостью-крылом, грузовые отсеки, силовую установку, переднюю и заднюю кабины экипажа, систему управления и органы приземления, отличающийся тем, что внутри центрального отсека по его периметру расположена эластичная емкость для нагретого газа с возможностью ее перемещения вверх за пределы корпуса летательного аппарата, прикрепленная к емкости, заполненной гелием, и соединенная со съемной верхней выпуклой несущей поверхностью, закрывающей верх центрального отсека, и с корпусом; на стенках цилиндрической шахты, расположенной в центральном пространстве тора, установлены лебедки,обеспечивающие регулирование объема эластичной емкости; грузовые отсеки по окружности снабжены убирающимися эластичными емкостями; поворотные устройства выполнены с возможностью попарного симметричного отстреливания, плоскость-крыло выполнена кольцевой и состоит из сегментов, а система управления снабжена электронным гироскопом. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что эластичная емкость выполнена цилиндрической с двухслойными стенками. 3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что поворотные устройства выполнены в виде цилиндров.