Maszyna latająca

Przedmiotem wynalazku jest maszyna latająca o pionowym starcie nadająca się szczególnie do komunikacji między centrami miast. Znane są dotychczas różnego typu maszyny latające umożliwiające oprócz lotu poziomego pionowe wznoszenie i opadanie. Najbardziej zbliżoną konstrukcją jest maszyna składająca się z kadłuba z wysięgnikiem, wirnika ze sprzęgłem, skrzydeł i stateczników stanowiących zakończenie wysięgnika nazywana śmigłowcem. Silnik lub silniki napędzające wirnik napędzają też sprężarki tłoczące spaliny i powietrze do dyszy umieszczonej na końcu wysięgnika, która wraz z wirnikiem kompensuje jego moment obrotowy.

Zasadniczymi niedogodnościami tej maszyny są, nieekonomiczna eksploatacja i mała w stosunku do samolotu prędkość lotu. Dla poprawienia tych parametrów śmigłowiec wyposażany jest w skrzydła i stateczniki. Zwiększa to jednak jego masę a przede wszystkim zmniejsza pośrednio ciąg wirnika w czasie pionowego wznoszenia, przez co znacznie zmniejsza się udźwig takiej latającej maszyny, czego nie rekompensuje uzyskany dzięki skrzydłom zrost prędkości poziomej.

Przedmiotem wynalazku jest maszyna latająca mająca cechy śmigłowca, wiatrakowca i samolotu, której kadłub wyposażony w wirnik o pionowej osi napędzany poprzez przekładnie i sprzęgło rozruchowo-wyłączające silnikiem spalinowym lub turbinowym, który napędza też sprężarkę nazywanym dalej napędem zasadniczym. Na końcach jego łopat zamocowane są jako napęd dodatkowy silniki rakietowe. Kadłub wyposażony jest w wysięgnik zakończony statecznikiem pionowym zamienianym okresowo w dyszę na którym zamocowany jest statecznik poziomy. U nasady wysięgnika zamocowana jest obrotowo regulowana dysza. Do kadłuba zamocowane są też obrotowo skrzydła.

Istotą wynalazku jest zastosowanie obrotowo zamocowanych do kadłuba skrzydeł, regulowanych dysz, jednej o dużym przekroju na końcu wysięgnika i dodatkowej umożliwiającej napęd poziomy na kadłubie zasilanych zamiennie sprężarką o zmiennym wydatku oraz dodatkowego napędu silnikami rakietowymi zamocowanymi przy końcach płatów wirnika.

Maszyna według wynalazku jest przedstawiona w przykładzie na rysunku gdzie Fig. 1 przedstawia jej widok z boku a Fig. 2 widok z góry podczas wznoszenia lub opadania pionowego jako śmigłowiec. Fig. 3 przedstawia widok maszyny z boku podczas wznoszenia lub opadania pionowego z dużym obciążeniem. Fig. 4 przedstawia jej widok z boku a Fig. 5 widok z góry w locie poziomym jako wiatrakowiec lub samolot.
Maszyna ta składa się z kadłuba 1, wyposażonego w wirnik o pionowej osi 2 napędzany poprzez przekładnię i sprzęgło rozruchowo-wyłączające silnikiem spalinowym lub turbinowym, który napędza też sprężarkę o regulowanej wydajność. Dodatkowo podczas startu z odpowiednio dużym obciążeniem napęd wirnika wspomagany jest silnikami rakietowymi zamocowanymi na końcach jego łopat 3. Kadłub zakończony jest wysięgnikiem 4 wewnątrz którego tłoczone są spaliny i powietrze do zamienianego okresowo w dyszę statecznika pionowego 5 za pomocą kierownic 6 i lotki 7. Na stateczniku tym zamocowany jest też statecznik poziomy 8. U nasady wysięgnika 4 zamocowana jest obrotowo regulowana dysza 9 z klapą 10, która służy do napędu w locie poziomym i wspomaganiu wirnika w pionowym. Do kadłuba zamocowane są też obrotowo skrzydła 11, które służą do uzyskiwania siły nośnej podczas lotu poziomego maszyny.

Działanie maszyny według wynalazku jest następujące. Przed startem pionowym silnik poprzez przekładnię rozpędza za pomocą sprzęgła wirnik, którego łopaty ustawione są na kąt natarcia zapewniający jego najmniejszy opór. Dysza 9 i klapa 10 kierują strumień gazów do wysięgnika 2, kierownice 6 są otwarte a skrzydła 11 ustawione pionowo tak jak to pokazuje na rysunku Fig. 1 i Fig. 2. Po rozpędzeniu wirnika zwiększony zostaje kąt natarcia łopat i następuje start. Podczas startu sterowanie w osi pionowej odbywa się za pomocą regulacji wydatku sprężarki lub odpowiedniego ustawiania kierownic 6, lotki 7 i klapy 10. W przypadku obciążenia którego wartość przekracza udźwig uzyskiwany za pomocą napędu zasadniczego w czasie startowania pionowego włączane są silniki rakietowe. Gdy obciążenie jest tak duże, że to nie wystarcza zwiększana jest prędkość wirowani wirnika przez zwiększanie siły ciągu silników rakietowych. Gdy napęd zasadniczy przestaje dostatecznie wspomagać napęd rakietowy zostaje on odłączony od wirnika a dysza regulowana 9 wraz klapą 10 zostaje obrócona wylotem do dołu wspomagając działanie wirnika tak jak to przedstawia Fig. 3.

Po wystartowaniu i uzyskaniu za pomocą pochylenia wirnika odpowiedniej prędkości w locie poziomym jego napęd zostaje wyłączony a on sam ustawiony w autorotacji. Dysza regulowana 9 wraz klapą 10 zostaje obrócona wylotem do tyłu napędzając maszynę według wynalazku, która staje się wiatrakowcem umożliwiającym wolny ale ekonomiczniejszy od śmigłowca lot. W miarę jej rozpędzania skrzydła są obracane początkowo o tyle, że wywołują minimalny opór aż do wywoływania przez nie siły nośnej po osiągnięciu większej prędkości poziomej. Gdy prędkość maszyny jako wiatrakowca zwiększana przez zwiększania wydatku sprężarki wzrośnie na tyle, że siła nośna na skrzydłach wyrówna się z siłą jej ciężkości wirnik zostaje ustawiony w położenie zapewniające stawianie przez niego minimalnego oporu tak jak to pokazuje na rysunku Fig. 4 i Fig. 5. Dalszy lot maszyna wykonuje jako samolot z prędkością i dorównującą jemu ekonomicznością lotu.

Podczas pionowego lądowania czynności wykonywane są w odwrotnej kolejności jak podczas startu. Gdy lądowisko ma odpowiednie wymiary start to lądowanie maszyny według wynalazku może odbywać się tak jak czynią wiatrakowce, a nawet samoloty, co zapewnia większą ekonomiczność tych manewrów. Szczególnie strome może być lądowanie wykonane tak jak to czyni wiatrakowiec, gdy realizowane jest ze skrzydłami ustawionymi pionowo, co zapewnia też znaczne skrócenie dobiegu. Dodatkowy napęd silnikami rakietowymi wirnika, które powinny mieć ciąg maksymalny dobrany ze znacznym nadmiarem, zapewnia nie tylko jego większy udźwig podczas startu ale też zwiększa bezpieczeństwo w razie awarii napędu zasadniczego lub zaistnienia niebezpiecznych sytuacji w czasie lotu. Duży przekrój dyszy na końcu wysięgnika zapewnia stosunkowo małe zużycie energii na kompensację momentu wirnika, co w połączeniu z obrotowo zamocowanymi skrzydłami znacznie zwiększa udźwig maszyny.
Maszynę według wynalazku można znacznie uprościć stosując zamiast sprężarki śmigło, a wirnik napędzany jedynie silnikami rakietowymi. Nie potrzeba wtedy przekładni i sprzęgła oraz regulowanych dysz. Istotnym uproszczeniem może być też rezygnacja z dodatkowego napędu silnikami rakietowymi wirnika.

Wykaz oznaczeń:

- kadłub 1
- wirnik 2
- silniki rakietowe 3
- wysięgnik 4
- statecznik pionowy 5
- kierownice 6
- lotka 7
- statecznik poziomy 8
- regulowana dysza 9
- klapa 10
- skrzydła 11.