На сайте ВОИР мы рассказываем о перспективных изобретениях и талантливых разработках не только российских изобретателей, но и авторов из других стран. Представляем вашему вниманию скоростной аппарат вертикального взлета и посадки «Кольцо» инженера из Казахстана Сергея Белана.

В наши дни современные материалы, электроника, прогресс в IT cфере дают возможность конструировать новые разновидности летательных аппаратов, систем контроля и управления.

Этой возможностью и воспользовался Сергей Белан, создав скоростной аппарат вертикального взлета и посадки «Кольцо».

Изобретатель разрабатывал аппарат с 2009 года. С 2012 по 2015 года была построена опытная радиоуправляемая модель «Axis» для проверки теоретических наработок, конструкции и системы управления. В процессе производства использованы композитные материалы на основе углеволокна , кевлара и эпоксидной смолы производства Германии, собственные технические и технологические решения автора, самостоятельно собрано вспомогательное оборудование и оснастка. А недавно состоялись успешные пробные испытания модели, в ходе которых она показала свою эффективность.

Конструкция аппарата

Скоростной аппарат вертикального взлета и посадки - это представляющие собой кольцо, которое имеет в сечении форму крыла с двояковыпуклым профилем, роторы в сборке со статором.

Статор включает в себя помимо несущей нагрузку конструкции, соленоиды, являющиеся элементами силовой установки, также на нем установлены элементы системы управления углом атаки лопастей, электропровода и прочее.

Центральная неподвижная часть «Кольца» — фюзеляж — круглой или вытянутой (при виде сверху) формы.

Роторы – кольца (обручи) расположены один над другим горизонтально. К ним радиально крепятся лопасти – восемь на один ротор. Лопасти меняют угол наклона, они роторно приводятся в действие мотор-колесами и вращаются соосно для компенсации крутящего момента.

Принцип действия

После взлета кольцо ротора с лопастями постепенно поворачивается в направлении горизонтального полета. Аппарат постепенно набирает горизонтальную скорость с одновременным набором высоты. При достижении скорости около 200км/ч. кольцо ротора активнее разворачивается, принимая вертикальное положение. При этом само кольцо, имея в сечении обоюдо-выпуклый профиль крыла создает подъемную силу. Фюзеляж, изготовленный в форме эллипсоида, либо каплевидной формы, также создает подъемную силу.

Лопасти, создававшие во время взлета вертикально направленную подъемную силу, становятся элементом, создающим горизонтально направленную тягу. Горизонтальная тяга зависит от скорости вращения лопастей и установленного угла атаки, следовательно, в основном от мощности силовой установки.

Управление аппаратом осуществляется за счет изменения угла атаки (шага) лопастей, а также с помощью изменения частоты вращения роторов.

«Кольцо» может набирать скорость до 800 км/ч благодаря повороту роторов на 90 градусов по отношению к взлетному режиму.

В зависимости от цели назначения и веса «Кольца» его характеристики могут сильно варьироваться. Например, если диаметр колеса составит 4-8 метров, его грузоподъемность будет несколько килограмм, если же его увеличить до десятков метров, она может составить сотни тонн.

Положительные характеристики аппарата:

1. хорошая устойчивость (естественный гироскопический эффект);

2. устойчивость к срыву потока на углах до 45 градусов (за счет вращения сохраняется ламинарный слой);

3. снижение лобового сопротивления (за счет вращения роторов набегающий поток двигается под углом к лобовой кромке крыла, как у стреловидного крыла, при сохранении преимуществ прямого крыла), также нет концевых вихрей (крыло «бесконечное»);

4. слабое воздействие бокового ветра, особенно в случае опрокидывания (как у вертолетов), так как центр тяжести совпадает с центром приложения аэродинамических сил;

5. возможность осуществления взлета и посадки на неподготовленную площадку: водная поверхность (фюзеляж - поплавок), глубокий снег (большая площадь опоры - фюзеляж), высокая, до 1,5 метров, растительность; неровная поверхность (склон): выдвигающиеся опоры-шасси, оборудованные датчиками и шипами;

6. высокая скорость;

7. быстрый взлет (до 3-х G) и достижение безопасной высоты;

8. ВПП не требуется;

9. малошумность (относительно низкая скорость лопастей, электропривод прямой, без редукторов, отсутствие выхлопа);

10. хороший экран - эффект;

11. относительно небольшое количество движущихся деталей;

12. простота управления, хорошая реакция на рули;

13. очень высокая маневренность – теоретически в горизонтальном полете – полная остановка и движение назад;

14. возможность установки спасательной системы.

Разработка Сергея Белана многофункциональна. Она может использоваться фактически в любой сфере деятельности: спасательные операции, пожаротушение, транспорт, строительство, военная сфера и т.д.

Конструктор аппарата убежден, что «Кольцо» способно занять свою нишу в авиационной отрасли и значительно расширить возможности человека в этой сфере.

В данный момент инженер занимается получением патента на свое изобретение в странах ЕврАзС. Специалисты патентного бюро дали высокую оценку «Кольцу», отметив его значительные преимущества по сравнению с другими, схожими по функциональности летательными аппаратами.

Видео об изобретении: https://www.youtube.com/watchv=3CcCkfQs09w&feature=youtu.be