"Вентоплан" с продувными кольцевыми крыльями

Предлагаем новый концепт летательного аппарата, способного к вертикальному взлёту/посадке и висению без использования вертикально действующего подвижного органа.
Целесообразным представляется использование полузакрытой крыльевой системы, сочетающей применение механического нагнетателя и жёсткого крыла.
В основе схемы такого аппарата лежит кольцевое крыло, совмещённое конструктивно и функционально с каналом вентилятора.
Передняя часть кольцевого крыла имеет полностью замкнутую цилиндрическую конфигурацию и является одновременно кожухом вентилятора, вращающегося внутри неё. Дальше назад несколько ниже диаметрального центра в цилиндрической плоскости до её окончания по длине проходит широкая щель. В эту щель входит корневой частью плоское (прямое) крыло; щель при этом остаётся открытой снизу от него. Для облегчения прохождения воздушного потока через цилиндрическое крыло входящее в него прямое не доходит до его противоположной стенки, оставляя перед ней некоторый зазор. Создаваемый вентилятором воздушный поток, формируемый с достаточным давлением в передней замкнутой части крылового цилиндра, обдувает находящееся сзади прямое крыло (входящую в кольцевое крыло кольцевую часть), создавая на нём рабочий эффект (через нагнетание воздуха на нижнюю поверхность и его отток с верхней). Работа плоскости в потоке, проходящем через крыловой цилиндр, характеризуется высоким давлением потока, недостижимом на открытом крыле. Интенсивный отток воздуха с обдуваемого прямого крыла обеспечивается наличием щели в крыловом цилиндре. Через неё воздух вытекает в сторону, обдувая открытую часть прямого крыла, за счёт чего на ней создаётся дополнительное рабочее давление. Часть воздушной массы вытекает через открытое пространство задней области кольцевого крыла.
В результате истечение воздушной массы из вышеописанной системы ей создаётся как подъёмная сила, так и горизонтальная тяга. Воздуховыводящая щель ориентирована по отношению к крылу таким образом (вбок, вниз и несколько назад), что истекающий из неё воздух создаёт направленную вперёд реактивную силу. Часть горизонтальной тяги создаётся непосредственно вентилятором.
Для управления вектором тяги служат находящиеся на заднем сегменте кольцевого крыла закрылки в виде треугольных пластин, отклоняемых в диапазоне 180 градусов от линейного положения. При их "сворачивании" внутрь поток останавливается и направляется через боковую щель назад, чем создаётся реверсивная тяга. Тем же путём может создаваться неполный тормозящий эффект - для замедления движения.
Такая система позволяет создавать подъёмную силу при отсутствии положительной тяги, что делает оснащённый ей аппарат способным к висению, вертикальному взлёту и посадке.
Для наиболее эффективного использования объёма воздушной камеры рекомендуется применение радиально-осевого вентилятора, создающего как линейное (горизонтальное) так и поперечное (радиальное) течение воздуха. Часть тяги системы вентилятор создаёт как фасный лопастной орган. Радиальная реакция используется только для нагнетания (сжатия) воздуха в рабочем объёме движителя.

Энергосиловая установка, приводящая систему в действие, может либо встраиваться в осевую конструкцию вентилятора, либо располагаться в фюзеляже с приводом к вентилятору посредством гидравлической или газовой передачи. Применение механической передачи в связи с высокими оборотами вентилятора нецелесообразно (трение элементов вызовет их быстрый износ).
В качестве энергетической установки наиболее целесообразно применение газовой турбины, позволяющей получать наибольшую мощность при наименьших массе и габаритах.

При установке на летательном аппарате выше описанной системы оптимальным вариантом представляется её реализация в виде двух роторно-крыловых групп, располагаемых по ботам фюзеляжа "врезкой" в корневые сегменты прямого крыла. При этом вращение роторов вентиляторов в случае применения радиально-осевой схемы рекомендуется "наружу" (правый = вправо, левый - влево), чтобы радиальный напор создавал движение воздуха в сторону выводящей щели.
Реверсивным закрылкам придаётся вогнутая форма, чтобы при блокировании канала происходил плавный разворот потока.

Аппарат на основе крыльевой системы с принудительным продувом допускает конвертационное использование, а также включение эффектов скоростного полёта как дополнительных. Свободная часть прямого крыла может выполнять обычную функцию такового. Также встречный поток усиливает реакцию в кольцевом крыле. Поэтому параметры несущей системы в динамическом положении будут значительно выше, чем в статическом.
Её стартовая мощность для скоростного полёта окажется избыточной. Купирование избытков может достигаться просто уменьшением оборотов вентиляторов - "сбросом газа". Однако при этом уменьшится и пропульсивная сила, обеспечивающая скоростной полёт. Частично проблема может быть решена уменьшением шага лопастей вентиляторов - от радиальной ориентации в сторону осевой - меньше 45 градусов к плоскости врущения (создаваемая ими компрессия в такой конфигурации уменьшится, а тяга возрастёт).
Возможно введение в схему устройства, изменяющего сечение канала на выходе из сплошной части (сегмента вокруг ротора вентилятора) - его уменьшение увеличит скорость потока при меньшем объёме проходящего воздуха, что будет соответствовать увеличению пропульсивного эффекта при уменьшении подъёмной силы.

Аппарат снабжается традиционным "самолётным" хвостовым оперением с цельноповоротным центральным килем и горизонтальными рулями-стабилизаторами с половиной плоскости, способной к отклонению. В связи с ориентацией такого воздушного судна на низкие скорости движения и осложнённые условия эксплуатации на концах хвостового крыла устанавливаются жёсткие малоразмерные кили, предназначенные только для путевой стабилизации.

Путевое и тангажное управление в скоростном полёте осуществляется с помощью хвостового оперения с использованием отклоняющей функции рулевых плоскостей (как у обычного самолёта). В статическом положении для путевого управления применяется дифференцированное изменение тяги вентиляторов (через изменение шага и (или) подаваемой мощности). Также разворачивающее действие может дать отклонение пары закрылков на горизонтальной линии (они находятся в постоянно текущем через крыло потоке).