двухрежимный аэростатический комбинированный летательный аппарат

Формула изобретения

1. Двухрежимный аэростатический комбинированный летательный аппарат, предназначенный для перевозок грузов весом до 200 т на расстояния до 15 тыс. км, состоящий из дискообразного несущего баллона, выполненного с возможностью заполнения гелием и горячим воздухом, и гондолы, представляющей собой гражданский самолет, отличающийся тем, что внутри упомянутого несущего баллона размещен дискообразный многосекционный контейнер, выполненный с возможностью заполнения гелием всех секций при перевозке груза с максимально допустимым весом и только половины секций при перевозке меньшего (примерно в три раза) груза, при этом упомянутый летательный аппарат снабжен средством регулирования температуры воздуха во внутрибаллонном объеме в пределах от 200 до 20С, а упомянутый несущий баллон имеет форму круглого в плане крыла, выполненного с возможностью регулирования угла атаки для создания при полете дополнительной аэродинамической подъемной силы, причем отношение толщины несущего баллона к его диаметру составляет 20-25%.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что он снабжен автоматическим устройством, предназначенным для постоянного поддержания в упомянутом несущем баллоне необходимого избыточного давления, превышающего на 5% давление наружной атмосферы, при заметном снижении атмосферного давления более чем на 3%, автоматически уменьшается и внутрибаллонное давление на ту же величину путем увеличения объема за счет корректировки длины телескопического узла, соединяющего внутри несущего баллона центры верхней и нижней плоскостей.

3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что при перевозке грузов, не превышающих примерно 1/3 от расчетного, по п.2, допускается использование экономичного теплового режима II, когда уменьшенный примерно в два раза объем гелия компенсирует только вес самого аппарата, а вес полезного груза компенсирует увеличенный объем воздуха, нагретого до 200С, при этом создается возможность не только доставки груза на расстояние до 15 тыс. км, но и допускается расходование этого груза в процессе полета, а уменьшение общего веса аппарата при этом компенсируется снижением температуры нагретого воздуха.

4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что для улучшения технических и эксплуатационных характеристик по окружности несущего баллона размещены четыре маневровых двигателя с изменяемым вектором тяги и закреплены три откидные опорные скобы для равномерной посадки и прочной фиксации этих скоб при креплении на земле, на льду, на снегу.

5. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что он снабжен аккумуляторами, предназначенными для питания всего электрооборудования упомянутого летательного аппарата, солнечными элементами, размещенными на верхней плоскости упомянутого несущего баллона, габаритными огнями, световыми обозначениями названия и регистрационного номера данного аппарата и прожекторами для обеспечения посадки в ночное время, закрепленными на нижней плоскости упомянутого несущего баллона.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к разработке двухрежимных аэростатических комбинированных летательных аппаратов (ДАКЛА), использующих для осуществления полетов как аэростатическую (за счет легких газов), так и аэродинамическую (за счет формы несущего баллона) подъемные силы.

Целью изобретения является улучшение технических и эксплуатационных характеристик известных "Аэростатических комбинированных летательных аппаратов" (АКЛА) (Патент РФ 2009073 от 19.12.89), за счет:

- снижения линейных размеров несущего баллона (НБ) путем изменения соотношения его толщины к диаметру до 20-25%,

- экономии дорогостоящего гелия путем его нагревания в диапазоне от 20^oС до 200^oС, а при необходимости перевозок меньших (на 30%) грузов по весу, объем используемого гелия снижается в два раза,

- использования автоматической системы регулировки температуры и давления внутри НБ в зависимости от изменения атмосферных условий и уменьшения веса аппарата (расход горючего, снижения веса перевозимого груза, изменения числа пассажиров и т.п.).

ДАКЛА состоят из двух основных узлов: дискообразного несущего баллона (НБ), создающего как аэростатическую, за счет заполняющих его объем легких газов, так и аэродинамическую, за счет "круглого в плане крыла", подъемные силы и мотогондолы, представляющей собой, для упрощения и удешевления сборки аппаратов, подходящий для данной модификации, фюзеляж серийного гражданского самолета, приспособленный для продолжительных полетов; спальные места для отдыха сменных членов экипажа и пассажиров, узел питания, душевые кабины, туалеты, ресторан (он же салон коллективного отдыха).

Несущий баллон выполнен из плотных газонепроницаемых термостойких материалов и для получения повышенных аэродинамических свойств, имеет дискообразную, в плане, форму и способен изменять внутрибаллонный объем, путем регулировки длины телескопического соединения центров верхней и нижней плоскостей, на 20-30%. Снаружи, под нижней плоскостью НБ размещены по окружности четыре маневровых двигателя с изменяемым вектором тяги и три откидные опорные скобы для равномерного приземления и прочного крепления к земле, к снегу, ко льду специальными якорями "штопорного" типа. На верхней поверхности НБ размещаются батареи солнечных элементов для подзарядки аккумуляторов, питающих все электрооборудование ДАКЛА.

Внутри наружной оболочки НБ размещен многосекционный контейнер из эластичных газонепроницаемых теплостойких материалов, заполняемых гелием в зависимости от веса перевозимого груза, а остальное внутрибаллонное пространство заполняется воздухом, нагреваемым специальными горелками до нужной температуры, определяемой автоматическим устройством, учитывающим атмосферные условия и вес намеченного к перевозке груза.

Автоматическое устройство определяет необходимый режим поддержания температуры гелия и воздуха, исходя из известной зависимости изменения подъемной силы от температуры и величины запланированного к подъему груза, см. таблицу.

На чертеже изображен общий вид ДАКЛА, содержащий наружный баллон 1, внутри которого размещен многосекционный контейнер с гелием 2, работающий в двух режимах:

1 - максимального заполнения гелием при перевозке предельно допустимых грузов до 200 тонн,

2 - минимального заполнения гелием, когда вес перевозимого груза, составляющий менее 30% предельно допустимого груза, полностью компенсируется горячим воздухом.

Верхняя и нижняя части несущего баллона соединены между собой регулируемым по длине, телескопическим узлом 4, позволяющим корректировать внутрибаллонный объем 3 и соответственно давление, в зависимости с изменяющимся давлением атмосферы, при подъеме в высоту.

Мотогондола 5 с маршевыми двигателями 6 закреплена с помощью трубчатой рамы в передней части ДАКЛА под несущим баллоном и представляет собой фюзеляж серийного гражданского самолета. Четыре маневровых двигателя 7, с изменяемым вектором тяги, расположены снизу по окружности несущего баллона, там же на нижней поверхности НБ закреплены три откидные опорные скобы, для равномерного приземления и прочного закрепления на месте стоянки, 8.

В центре тяжести ДАКЛА, снизу НБ расположен грузовой отсек 9 с лебедками, тросами и спускаемой на землю грузовой платформой. От грузового отсека отходят несколько радиально расположенных технологических каналов 10, в которых размещаются нагреватели воздуха.

На наружной поверхности НБ размещается необходимое число солнечных батарей 11, для подзарядки аккумуляторов, питающих все электрооборудование ДАКЛА. Размеры и расположение воздушных рулей, изменяющих направление полета по вертикали 12 и по горизонтали 13, определяются по испытаниям модели данной модификации ДАКЛА в аэродинамической трубе.

Двухрежимный аэростатический комбинированный летательный аппарат функционирует следующим образом:

а - перед вылетом экипаж, получив задание на перевозку грузов, маршрут перелета, пункты разгрузки, определяет режим заполнения контейнеров гелием (I или II-й), заполняет баки с горючим для двигателей, в зависимости от дальности перелета, контейнеры - гелием, в соответствии с выбранным режимом, оставшийся внутрибаллонный объем - воздухом и начинается его нагрев до температур, определенной автоматической системой,

б - производится предполетный контроль всех механизмов и приборов, проверяется радиосвязь с диспетчером ближайшего аэропорта, куда заранее авиакомпания, которой подчиняется данный ДАКЛА, отправила запрос на этот рейс, устанавливается время взлета, высота и коридор перелета до первого пункта разгрузки, а так же согласованные координаты следующего аэропорта, ближайшего к месту разгрузки и очередного взлета,

в - к согласованному времени вылета, заканчивается посадка всех членов экипажа и пассажиров, отсоединяются якоря у опорных стоек и по команде пилота включаются маневровые двигатели, начинается взлет аппарата до намеченной высоты, убираются откидные стойки, устанавливается направление полета, включаются маршевые двигатели и начинается полет,

г - в ходе длительного полета из-за расхода топлива облегчается вес всего аппарата и автоматическое регулирующее устройство соответственно снижает температуру воздуха в НБ и сохраняет заданную высоту полета,

д - на месте разгрузки, еще в воздухе, экипаж охлаждает воздух во внутрибаллонном объеме, масса аппарата становится положительной - что позволяет, с помощью маневровых двигателей, совершить самостоятельную, без помощи аэродромной команды и плотную посадку на три откидные опорные скобы, которые один из членов экипажа прочно закрепляет якорями "штопорного" типа к земле (или к снегу, ко льду), докладывает диспетчеру ближайшего аэропорта о завершении рейса и начинает высадку пассажиров и выгрузку привезенного груза - полет завершен.