Аппарат с активным кольцевым крылом

Предлагаем вертикально взлетающий аппарат воздушно-реактивного типа с несуще-тянущей системой на основе кольцевого крыла.
Кольцевое крыло, образуя аэродинамическую плоскость особой конфигурации, в предлагаемой системе позволит создать как подъёмную силу, так и горизонтальную тягу. Для этого применяется создание на его внутренней поверхности эффекта Коанда в результате её обдува из сопел, диагонально ориентированных к окружности крыла. В результате данного эффекта происходит окружной переток воздуха с внешней поверхности нижнего сектора крыла на внутреннюю его верхнего сектора; в этом процессе создаётся индукция, направленная по диагонали к кольцевой плоскости и обеспечивающая несуще-тянущий эффект. Регулирование соотношения подъёмной силы и горизонтальной тяги производится закрылками, расположенными по окружности задней кромки крыла.

Наиболее эффективным вариантом конструктивной реализации такой системы представляется эксцентрическое заоваленное крыло, образующее полузакрытую полость между ним и фюзеляжем, в которую в ходе описанного процесса негнетается воздух. При циклическом движении по внутренней поверхности кольцевого крыла он переносится снизу вверх - в область с меньшим давлением, но более высокой скоростью потока. В ходе этого процесса происходит интенсивное засасывание воздуха с внешней поверхности верхнего сегмента крыла, что является основным источником создаваемой индукции.
Нижний сегмент крыла представляет собой подобие поверхности полого цилиндра, деформированного таким образом, что здесь его диаметр больше, чем в верхнем секторе (на срезе это деформированный круг с сужением вверх).
Плоскость верхнего сегмента наклонена вперёд, благодаря чему за счёт угла приложения силы относительно горизонта создаётся горизонтальная тяга.
По конфигурации кольцевое крыло такого аппарата напоминает камеру вентиляторного двигателя, от которой его отличает асимметрия, обеспечивающая, кроме горизонтальной, и вертикальную индукцию.
Асимметрия работы крыльевого контура вызвана замыканием воздухоотточного цикла в верхнем секторе несущей поверхности, где давление сосредоточивается на её внутренней стороне. При этом как засасывающие работают нижняя и верхняя внешние поверхности кольцевой плоскости. В принципе крыло предлагаемого аппарата работает так же, как самолётное кольцевое крыло; различие составляют струйный обдув, обеспечивающий реакцию при висении, и наклон вперёд верхнего сегмента, создающий горизонтальную тягу.
В отличие от самолётного кольцевого крыла, крыло такого аппарата имеет развитую механизацию в виде закрылков, позволяющих изменять его конфигурацию.

Предлагаемая несуще-тянущая система обеспечивает разворот на месте за счёт угловой разницы между тяговыми векторами на жёстком крыле и отклоненными векторами на закрылках боковых секторов. Угол отклонения последних может достигать 90 градусов, что обеспечит вращение аппарата в горизонтальной плоскости.

Особенностью предлагаемой системы, требующей коррекции для её применения, является асимметрия несуще-тянущей реакции на крыле, вызванная диагональным струйным обдувом его поверхности - из-за неё аппарат будет отклоняться вбок, а также вращаться вокруг продольной оси. Поэтому между внутренней поверхностью крыла и фюзеляжем устанавливаются диагональные плоскости под нормальным углом к килю, противоположным наклону обдувающих сопел - в такой конфигурации отклонение потока нейтрализуется и обеспечивается прямолинейное движение аппарата.

Наилучшим вариантом конструктивной реализации предлагаемой системы представляется схема с кольцевой воздушной камерой, расположенной вокруг фюзеляжа перед крылом. В камеру нагнетается газовоздушная смесь из турбокомпрессорной установки, расположенной внизу передней части фюзеляжа (нагнетание происходит с аккумулирующим эффектом). Из камеры она по каналам небольшой длины поступает в сопла, расположенные по окружности среза крыла. Сопла дают кумулятивный эффект, за счёт своей конфигурации сосредоточивая и многократно ускоряя воздушный поток. Минимальное число сопел для эффективного покрытия поверхности крыла - 3; в связи с эксцентрической формой крыла два располагаются по дуге нижнего сектора и одно - верхнего. Все ориентированы диагонально к срезу крыла и килевой линии.

Специфика предлагаемой аэродинамической системы требует особенностей её конструктивной реализации, не характерных для традиционных летательных аппаратов. Так, крепление массивного несуще-тянущего элемента требует более развитого набора фюзеляжа, чем при обычном полумонококе. Кольцевое крыло крепится расположенными по окружности стойками, которые в свете конструктивной целесообразности выполняют роль газопроводных каналов, связывающих напорную камеру с прилегающими к нему обдувными соплами. Минимальное число этих элементов - три, но при необходимости может быть больше.
Аварийная взаимозаменяемость газогенерирующих установок требует их объединения в одном трансмиссионном элементе, роль которого как раз выполняет кольцевая камера.