Винтокрыл.
Куватов В.Г. 17.02.2023г.
Система «Активный парус» это большое семейство, объединяющее устройства с общим принципом работы. Фактически это универсальный движитель, работающий практически во всех средах, в том числе может использоваться как средство движения для космических аппаратов. Это могут быть как простейшие аппараты для освоения ближайшего космоса, так и сложные, многофункциональные. При использовании ядерной энергетической установки реализуется возможность жить в космосе, для исследования ближайших планет. Например, своеобразная винтокрылая машина, способна выйти за пределы атмосферы, и перемещаться в космическом вакууме. На рисунке схематично показана принципиальная схема движителя «Активный парус» в варианте винтокрылой машины. Рабочее тело в газообразном состоянии циркулирует в замкнутом контуре. В качестве рабочего тела могут использоваться как легкие газы типа гелия или воздушной смеси, так и тяжелые, типа аргона. В качестве привода газового винта можно применить электрическую машину с аккумуляторным питанием или ДВС. Подобная винтокрылая машина может применяться в качестве беспилотника или, при наличии системы жизнеобеспечения, как транспортное средство с экипажем. На приведенном рисунке показано принципиальное устройство винтокрылой машины.
Газовая камера условно разделена на две части крыльчаткой вентилятора. Верхняя часть это область пониженного давления, а нижняя повышенного. Разность давлений определяется устройством крыльчатки газового винта (крыльчатки) и параметрами двигателя, это уже отдельные два вопроса. Рассмотрим газовую камеру. Область повышенного давления соединяется, снаружи камеры, трубами с запорными кранами, для управления движителем. Воздушный винт с двигателем это источник потока, а верхняя плоскость, строго определенной формы, это и есть парус. Газовый поток, посредством сопла, воздействует на «парус» и приводит в движение аппарат. Рассмотрим три положения управляющих кранов. Краны в закрытом положении - при этом создается разность давлений в нижней и верхней частях газовой камеры. Воздействия на парус нет. Открываем краны, возникает поток газа из нижней части в верхнюю. Поток из сопла воздействует на парус, аппарат получает импульс на движение. Раздельное управление кранами дает возможность сто процентного управления, во всех плоскостях пространства. Рассмотрим распределение сил при движении газового потока. Кстати можно использовать например тяжелый инертный газ. Реакция газового винта(крыльчатки), направлена по ходу аппарата (вверх), сопло получает отдачу вниз, т.е. эти силы компенсируют друг друга. Поток, исходящий из сопла, воздействует на парус и толкает аппарат вверх. Кстати, ко всему этому — при движении потока по симметричному кольцевому каналу, не дает импульса на движение. У нас поток движется в канале не симметричном и сила воздействия на стенку канала обратно пропорциональна радиусу кривизны канала. У нас два радиуса — внизу, это поворот на 180 градусов и вверху радиус выемки на парусе. Радиус кривизны выемки на парусе намного меньше радиуса разворота потока. Сила воздействия на парус намного больше, она и толкает аппарат.