Область техники

Изобретение относится к динамике текучих сред, а именно к механизму воздействия на поток текучей среды, обтекающей тело из твердого материала, и может применяться для создания подъемной силы в маневренных летающих транспортных средствах и БПЛА.

Уровень техники

Из уровня техники известен эффект Коанда и устройство для его реализации, заключающееся в том, что поток жидкости или вытекающего из сопла газа отклоняется по направлению к соседней плоской или выпуклой стенке и при определенных условиях прилипает к последней [US Patent 2,052,869; «DEVICE FOR DEFLECTING A STREAM OF ELASTIC FLUID PROJECTED INTO AN ELASTIC FLUID» by Coanda, H., date 1.09.1936].

Наличие известного эффекта Коанда позволяет получить подъемную силу, если в качестве стенки используют выпуклую аэродинамическую поверхность, например в форме зонтика [Патент РФ 2089458; «ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ ВЕРТИКАЛЬ-НОГО ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ», МПК В64С 29/00, дата публикации 10.09.97.].

Известный эффект Коанда в дальнейшем будем называть прямым. Такой прямой эффект Коанда широко применяют в авиации благодаря возможности отклонения потока воздуха на большие углы при малых затратах энергии, например, в закрылках Коанда [US Patent 2,939,650; «AIRPLANE-WING WITH BOUNDARY LAYER CONTROL» by Coanda, H., date 7.06. 1960], а также в самолете Ан 72.

Одной из основных особенностей самолета Ан-72 является расположение двигателей над крылом для использования прямого эффекта Коанда, когда выхлопная струя двигателя обтекает без отрыва поверхность крыла и закрылка и отклоняется вниз, обеспечивая рост подъемной силы и сокращение взлетной дистанции ["An-72 Coaler (Antonov)". GlobalSecurity.org. 2011-07-09. Archived from the original on 2022-05-27. Retrieved 2022-05-27 https://www.globalsecurity.org/niilitary/world/russia/an- 72.htm].

К недостаткам известного способа увеличения подъемной силы относится то, что применение прямого эффекта Коанда не позволяет создать самолеты с нулевой длиной взлетной дистанции.

Целью изобретения является создание способа отклонения потока - воздуха или другой текучей среды - благодаря применению обратного эффекта Коанда.

Сущность изобретения

Поставленная цель достигается тем, что в способе отклонения потока с применением по меньшей мере одной аэродинамической поверхности с прилипанием к ней потока, который характеризуется тем, что поток над поверхностью аэродинамической создают путем всасывания.

Кроме того, применяют вогнутую аэродинамическую поверхность.

Между отличительными признаками изобретения и достигнутой целью существует непосредственная причинно-следственная связь. Выполнение аэродинамической поверхности с соответствующей кривизной и всасыванием потока воздуха над аэродинамической поверхностью, например, вентилятором, расположенным на задней кромке аэродинамической поверхности, обеспечивает разрежение потока воздуха над аэродинамической поверхностью, в результате чего наблюдается эффект прилипания потока, которй засасывается сверху, и образуется значительная разность давлений над аэродинамической поверхностью - где давление уменьшается - и под ней. Эти два фактора - засасывание потока воздуха сверху и уменьшение давления над аэродинамической поверхностью обуславливают значительную подъемную силу.

На фиг. 1 показано движение потока в случае прямого эффекта Коанда; на фиг. 2 - принцип действия обратного эффекта Коанда; на фиг. 3 - иллюстрация совместного использования прямого и обратного эффектов Коанда.

Прямой эффект Коанда на фиг. 1 и фиг. 3 осуществляют путем обдува выпуклой аэродинамической поверхности 1 потоком 2, поступающим с выхода движителя 3, например, из турбовентиляторного двигателя (ТРДД), как это имеет место в Ан-72. В результате поток 2 прилипает к выпуклой аэродинамической поверхности 1 и может отклоняться от своего исходного направления на 90° без отрыва от поверхности 1. При этом на входе 4 движителя поток 3 засасывается из внешней среды. Например, в случае применения ТРДД его воздухосборник всасывает воздух со всех сторон одновременно и в том числе - снизу, снижая тем самым давление под ТРДД, что приводит к уменьшению общей подъемной силы на старте.

Для осуществления обратного эффекта Коанда на фиг. 2 и фиг. 3 перед движителем 3 устанавливают аэродинамическую поверхность 5, которая в предпочтительном случае может иметь соответствующую кривизну, противоположную кривизне выпуклой аэродинамической поверхности 1. Засасывание потока 6 движителем 3 над аэродинамической поверхностью 5 происходит на ее задней кромке 7, в результате чего наблюдается эффект прилипания разреженного потока 6, поступающего сверху и спереди, создающего значительное падение давления над аэродинамической поверхностью 5 так как она играет роль своеобразного экрана. При этом не происходит всасывания воздуха снизу, в результате чего эффективность обратного эффекта Коанда увеличивается в 1,5 раза по сравнению с прямым эффектом Коанда при прочих равных условиях.

Совместное применение прямого и обратного эффектов на фиг. 3 позволяет получить подъемную силу на старте, способную поднять летательный аппарат с места и взлететь под углом 45° к горизонту без использования взлетной полосы.