Układ napędowy płatowca

Przedmiotem wynalazku jest układ napędowy płatowca, zwłaszcza spalinowy odrzutowy przeznaczony do napędu lekkich płatowców a szczególnie motoszybowców. Najbliższym rozwiązaniem jest układ bezkorbowodowej wytwornicy spalin opisanej w zgłoszeniu patentowym z dnia 04.05.2004 r. za numerem P 367 666 z turbosprężarką. Wytwornica ta składa się z zamkniętego z dwóch stron jednoprzekrojowego cylindra oraz dwóch tłoków ze sprężarkami przesuwającymi się w nim przeciwbieżnie.

Tłoki te są tłokami dwustronnego działania, składają się z dwóch części cylindrycznych z pierścieniami uszczelniającymi na obwodzie, zamkniętych denkami połączonymi, co najmniej dwoma łącznikami w postaci wycinków walca przylegających do cylindra, które to łączniki przesłaniają kanały przelotu powietrza oraz kanał wylotowy spalin. Przegroda stanowiąca tłok sprężarki jest wyposażona w płytkowe zawory ssące powietrza doprowadzanego kanałem znajdującym się wewnątrz niej, jest ona uszczelnia listwami uszczelniającymi dociskanymi łukową sprężyną do łączników. Umożliwia to też uzyskiwanie bardzo wysokiego ciśnienia powietrza, które może być użyte do przedmuchiwania rowków pierścieni uszczelniających chroniąc pierścienie przed zapiekaniem. W tym celu płaszczyzny tych rowków od strony denka tłoków mają nierówną powierzchnię, najlepiej w formie promieniowych rowków o zwiększającym się przekroju falistym.

Istota układ napędowego, według wynalazku polega na tym, że wewnątrz płata ma zainstalowaną co najmniej jedną bezkorbowodową wytwornicę spalin sprzężona z turbosprężarką przewodami zasysanego powietrza z komór hamulców aerodynamicznych, zamocowanych na przegubach. Wytwornice i turbosprężarka umieszczone są w komorze odgrodzonej od reszty płata grodziami oraz rozsuwaną przysłoną, którą przysłaniają od przodu ruchome noski płata zamocowane do niego przegubami, a od góry przednimi klapami. Ponadto płat zakończony jest klapami.

Korzystnie, ruchome noski płata wraz przednimi klapami tworzą jako oddzielne segmenty szczelinowe dysze odrzutowe.

Zaletą stosowania układu według wynalazku jest to, że nie stawia on żadnego oporu w czasie normalnego szybowania nie zmniejszając przez to doskonałości płatowca. Nie zwiększa on przy tym znacznie jego masę a przede wszystkim momentów bezwładności przez to, że umieszczony jest w pobliżu środka ciężkości płatowca. Bezkorbowodowe wytwornice spalin są wysokoprężnymi, a stąd wysokosprawnymi silnikami spalinowymi pracującymi na ogół na niskiej jakości oleju napędowym, a mogą też pracować na paliwie całkowicie pochodzenia roślinnego. Zwiększa to nie tylko ekonomię, ale jest też korzystne ekologicznie, a przede wszystkim zmniejsza możliwość jego niekontrolowanego zapłonu. Podnosi to znacznie rentowność oraz bezpieczeństwo użytkowania płatowca, w stosunku do płatowców zasilanych benzyną.

Zamiast dwóch wytwornic spalin można stosować jedną, ale zmniejsza to bezpieczeństwo lotu oraz utrudnia jej instalację w płacie ze względu na większą jej średnicę. Komora może służyć okresowo jako dopalacz zwiększający siłę ciągu, co jest szczególnie potrzebne w wypadku arii jednej z wytwornic. Zamiast jednego można instalować w płacie kilka układów, co zwiększa bezpieczeństwo lotu oraz może zmniejszyć prędkość lotu przy starcie.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest odtworzony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ napędowy płatowca w przekroju poprzecznym płata, a fig. 2 - płat z góry z częściowo odsłoniętym układem napędowym.

Układ napędowy płatowca jest zainstalowany wewnątrz płata 1 i ma dwie bezkorbowodowe wytwornice spalin 2 sprzężone z turbosprężarką 3 przewodami 4 zasysanego powietrza z komór 5 hamulców aerodynamicznych 6, zamocowanych na przegubach 7. Wytwornice 2 i turbosprężarka 3 umieszczone są w komorze 8 odgrodzonej od reszty płata 1 grodziami 9 oraz rozsuwaną przysłoną 10, którą przysłaniają od przodu ruchome noski płata 11 zamocowane do niego przegubami 12 a od góry przednimi klapami płata 13. Płat 1 zakończony jest klapami 14. Ruchome noski płata 11 wraz przednimi klapami 13 tworzą oddzielne segmenty, w postaci szczelinowych dysz odrzutowych, mogą być indywidualnie otwierane.

Działanie układu według wynalazku polega na wytwarzaniu przez wytwornice 2 spalin, które napędzają turbosprężarkę 3, a ta zasysając przewodami 4 powietrze z komór 5 tłoczy je do tych wytwornic 2 oraz w razie potrzeby też i wokół nich, do przedniej części komory 8, gdzie miesza się ono ze spalinami. Tak wytworzona mieszanka gazów przetłaczana jest między przysłoną 10 i noskami ruchomymi 11 pod przednie klapy płata 13, gdzie zasysa dodatkowo powietrze. Następnie tak wytworzona nowa mieszanka wydmuchiwana jest z pod klap 13 wytwarzając wraz siłami działającymi na hamulce aerodynamiczne 6 siłę ciągu napędzającą płatowiec. Zasysanie powietrza z komór 5 wywołuje w nich podciśnienie, a stąd powstawanie siły ciągu działającą na hamulce aerodynamiczne  6. W sumie przez zasysanie oraz wydmuchiwanie mieszanki gazów, nad środkiem płata 1, wytwarza się też dodatkowa siła nośna oraz możliwość zwiększania jej przez umożliwianie pracy płata 1 na większych kątach natarcia.

Dodatkową korzyścią ze stosowania układu według wynalazku, jest możliwość pracy na większych kątach natarcia w czasie szybowania przez otwarcie przednich klap 13 oraz ujemnego kąta otwarcia hamulców 6, co powoduje, że poprzez komorę 8, turbosprężarkę 3 i przewodami 4 oraz przez komory hamulców 5 zachodzi przysysanie strugi powietrza opływającego grzbiet płata 1, a hamulce 6 nie stawiają oporu. Jest to szczególnie korzystne w czasie lotu w prądach wznoszących, gdzie podczas krążenia można otworzyć przednie klapy 13 i hamulec 6 tylko na wewnętrznym skrzydle, tak jak to się czyni z klapami 14.