планирующий аэростат

Формула изобретения

Планирующий аэростат, содержащий первую аэростатическую оболочку, полость которой заполнена гелием, вторую аэростатическую оболочку, газовые горелки для заполнения теплым воздухом второй аэростатической оболочки горячим воздухом, подвесную систему и стропы крепления подвесной системы к аэростатической оболочке, отличающийся тем, что первая аэростатическая оболочка имеет форму крыла, вторая аэростатическая оболочка составлена из цилиндрической и конической частей, снабжена компенсатором объема, который расположен в полости цилиндрической части аэростатической оболочки, боковая поверхность которой расположена перед передней кромкой крыла с образованием щелевого канала, стенки которого соединены с управляющей двусторонней стропой для герметичного перекрытия щелевого канала, управляющая стропа пропущена через боковые кромки гибкого крыла и соединена с кольцом управления щелью, а газовые горелки расположены под конической частью второй аэростатической оболочки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к аэростатическим летательным аппаратам теплового типа и может быть использовано при разработке легких тепловых аэростатов с крылом для планирующего полета.

Прототипом предложенного устройства является планирующий аэростат (дирижабль с мягкой несущей аэростатической оболочкой), содержащий первую аэростатическую оболочку, полость которой заполнена гелием, вторую аэростатическую оболочку, газовые горелки для заполнения теплым воздухом второй аэростатической оболочки горячим воздухом, подвесную систему и стропы крепления подвесной системы к аэростатической оболочке (патент США N 4326681, B 64 B 1/58, 1982).

Предложенный аэростат отличается тем, что первая аэростатическая оболочка имеет форму крыла, вторая аэростатическая оболочка составлена из цилиндрической части и конической части, снабжена компенсатором объема, который расположен в полости цилиндрической части аэростатической оболочки, боковая поверхность которой расположена перед передней кромкой крыла с образованием щелевого канала, стенки которого соединены с управляющей двухсторонней стропой для герметичного перекрытия щелевого канала, управляющая стропа пропущена через боковые кромки гибкого крыла и соединена с кольцом управления щелью, а газовые горелки расположены под конической частью второй аэростатической оболочки.

На фиг. 1-3 даны три проекции планирующего аэростата с индивидуальной подвесной системой; на фиг. 4 - подвесная система пилота и расположение газовых баллонов и газовых горелок; на фиг. 5 - подвесная система и кронштейны газовых горелок,вид сзади; на фиг. 6-8 - аэростат в планирующем полете (даны три проекции аэростата); на фиг. 9 - система управления планирующим аэростатом; на фиг. 10-12 - три проекции планирующего аэростата с многоместной гондолой; на фиг. 13 - система управления щелевым каналом; на фиг. 14 поясняется работа щелевого канала.

Планирующий аэростат состоит из герметичной оболочки 1, выполненной в виде гибкого крыла с аэродинамическим профилем. Эта оболочка аэростата наполнена гелием. Герметичная оболочка внутри имеет вшитые нервюры 2 для придания крылу заданного профиля.

Снизу к гибкой оболочке пришита цилиндрическая оболочка 3, в нижней части переходящая в коническую оболочку 4 с кольцевым отверстием 5.

Внутри цилиндрической оболочки герметичная оболочка гибкого крыла сшита со складками, образующими компенсирующий объем 6.

К гибкому крылу пришиты стропы 7, воспринимающие нагрузку и задающие установочные углы гибкому крылу, его форму в плане и по передней кромке. Стропы соединены с подвесной системой 8 пилота через жесткий дюралевый обод 9.

Для управления планирующим аэростатом по курсу и по тангажу к задней кромке гибкого крыла в области осевой нервюры пришита управляющая стропа 10, пропущенная через кольцо 11 и заканчивающаяся двумя клевантами 12.

Для повышения аэродинамического качества и дальности полета выступающая относительно передней кромки крыла цилиндрическая оболочка 3 сверху крыла имеет плоский участок 13, завершающийся щелевым каналом 14. Щелевой канал расположен над крылом больше, чем наполовину его размаха. Срез сопла (канала) размещен на 1/3 хорды гибкого крыла сверху его.

Щелевой канал герметично закрывается с помощью управляющей стропы 15. Эта стропа обеспечивает регулирование высоты щели сопла канала от 0 до 5 мм. Управление стропой осуществляется с помощью кольца 16. Стропа 15 вшита в кромку щелевого канала.

Цилиндрическая оболочка пришита таким образом, что задняя кромка 17 крыла совпадает с задней линией образующей 18 цилиндра. Передняя кромка цилиндрической оболочки выступает перед гибким крылом на 0,2-0,5 диаметра цилиндра.

На подвесной системе пилота установлены газовые баллоны 19 и газовые горелки 20. Для управления газовыми горелками служит кран с ручкой управления 21. Горелки расположены на кронштейнах 22.

Планирующий аэростат может иметь ранцевую схему, как показано на фиг. 1-9, или может иметь многоместную гондолу 23. Гондола выполнена удобообтекаемой, может быть закрытой. В гондоле могут быть установлены ручки управления для управления стропами 10 и 15. В гондоле расположены сидения 24, газовые баллоны 25, а на кронштейнах 26 над гондолой установлены газовые горелки 27.

Для планирующего аэростата ранцевой схемы объем герметичной гелиевой оболочки (крыла) равен 30-40 м³, а объем тепловой оболочки - около 250-300 м³. Размах крыла (герметичной оболочки) 12 м. При планировании цилиндрическая оболочка и ее нижняя часть складываются от набегающего потока и они принимают вытянутую каплевидную форму в сечении, как показано на фиг. 6-8.

Планирующий аэростат работает следующим образом. Перед полетом на стартовой площадке раскладывают оболочки аэростата и наполняют герметичную оболочку 1 гелием из гелиевого баллона. Оболочка расправляется и поднимается вверх. Когда цилиндрическая оболочка расправится, пилот зажигает газовые горелки и направляет горячий воздух в кольцевое отверстие 5.

Подъемная сила аэростата увеличивается, и аэростат готов к взлету, после чего пилот с помощью ручки 21 увеличивает подачу газа в горелки, подъемная сила повышается и аэростат взлетает. При наборе высоты полет аэростата происходит по ветру (вместе с движущейся массой воздуха). После набора высоты пилот выключает горелки, аэростатическая подъемная сила уменьшается и составляет около 30-50% (подъемная сила гелиевой оболочки). При повышении вертикальной скорости до 2-3 м/с аэростат идет вниз. Его цилиндрическая (тепловая) оболочка складывается, образуя узкий пилон гибкого крыла (как показано на фиг.6-8).

Гибкое крыло, площадь которого 48 м², начинает создавать аэродинамическую подъемную силу (как парашют-крыло). При нагрузке на 1 м² несущей поверхности 3-4 кг/м² минимальная горизонтальная скорость планирующего аэростата около 32-36 км/ч. Максимальная скорость аэростата более 60 км/ч.

Пилотируемый аэростат в режиме аэродинамического полета может лететь в любом направлении, против ветра с возвращением к месту старта или под углом к ветру. Пилот управляет аэростатом в горизонтальном полете с помощью управляющей стропы 10 и клевантов 12 отгибанием или рифлением задних кромок 17 гибкого крыла. Управление аэростатом осуществляется так же, как парапланом или парашютом-крылом (По-9).

Для увеличения аэродинамического качества и дальности полета пилот может на минимальном расходе газа (не увеличивая объема оболочки 3) нагревать воздух в этой оболочке и выпускать его через щелевой канал 14. При этом он регулирует расход воздуха через щелевой канал с помощью управляющей стропы 15. Это позволяет увеличить дальность планирующего полета аэростата. Посадка аэростата в аэростатическом режиме производится обычным для аэростатов образом.

Компенсация изменения объема гелия в гибком крыле (в герметичной оболочке) осуществляется за счет расправления складок компенсирующего объема 6. При нагревании объем 6 увеличивается, при охлаждении гелия он сокращается.

В планирующем полете посадка производится так же, как стандартного парашюта-крыла, или с вертикальной скоростью не больше 3-4 м/с, или в случае горизонтального полета рифлением задних кромок крыла с потерей горизонтальной скорости до нуля перед посадкой.

По сравнению с прототипом предложенное изобретение обеспечивает повышение аэродинамического качества на 15-20%, а также снижает массу и габариты планирующего аэростата.