Силовая установка для вертикального взлета и посадки

 

Использование: в силовых установках ЛА вертикального взлета и посадки. Сущность изобретения: силовая установка содержит воздушный винт, размещенный в корпусе и снабженный средством уменьшения воздействия центробежных сил инерции на лопасти винта. Это средство в первом варианте представляет собой аэродинамический профиль, размещенный на консольной части лопасти винта, при этом корпус выполнен цилиндрическим. Во втором варианте средство представляет собой полый усеченный конус, размещенный на консольной части лопасти, при этом продольное сечение стенки конуса представляет собой аэродинамический профиль, а корпус выполнен в виде тора. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области авиастроения и может быть использовано при создании летательных аппаратов с вертикальным взлетом и посадкой, в частности экранопланов большой грузоподъемности.

Известен самолет вертикального взлета (см. заявка ФРГ N OS 3729149, публ. 1989 г. МКИ B 64 C 29/00), содержащий несущий винт, поворот которого осуществляется с помощью приводного агрегата для вертикального или горизонтального полета, посредством изменения угла установки лопастей во время вращения несущего винта. Этот вид самолетов приземляется также вертикально, а в воздухе может осуществлять оба вида полетов.

Известен летательный аппарат с вертикальным взлетом и посадкой типа "летающая тарелка" (см. заявка ФРГ N OS 3444911, публ. 1986 г. МКИ B 64 C 27/82), содержащий воздушный винт, который, вращаясь, образует "тарелку", создавая направленную вниз струю, и управляющие рули.

Известна силовая установка вертикального взлета, наиболее близкая к заявляемой по технической сущности и принятая за прототип (см. заявка Японии N 57-61640, публ. 1982 г. МКИ B 64 C 27/20). Силовая установка содержит диск, цилиндр, который установлен в центральной части диска, двигатель и несущий винт, установленный внутри цилиндра. На цилиндре закреплен бочкообразный корпус. С помощью тяг через точку крепления струйный руль открывает и закрывает входное отверстие.

Недостатком известной силовой установки является недостаточная надежность ее работы из-за действия на лопасти винта центробежных сил при вращении.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение надежности работы установки путем разгрузки лопастей винта от действия центробежных сил при вращении.

Вариант 1. Поставленная задача решается тем, что силовая установка содержит воздушный винт с лопастями, установленный в цилиндрическом корпусе. На концах лопастей консольно установлены аэродинамические профили с образованием между их верхними поверхностями и стенкой цилиндрического корпуса каналов, сужающихся по направлению набегающего при вращении винта потока.

Вариант 2. Поставленная задача решается тем, что силовая установка для вертикального взлета и посадки, содержит воздушный винт с лопастями, установленный в корпусе. Корпус выполнен, например, в форме тора с пазом по внутренней окружности тора. На концах лопастей консольно установлены элементы, расположенные внутри корпуса и выполненные в виде полого усеченного конуса с пазом по образующей со стороны лопасти, малое основание конуса расположено навстречу набегающему при вращении винта потоку, а сечение стенки корпуса вдоль его образующей представляет собой аэродинамический профиль.

На фиг. 1 представлена силовая установка вертикального взлета и посадки (вариант 1); на фиг.2 разрез А-А фиг.1; на фиг.3 представлена силовая установка вертикального взлета и посадки (вариант 2); на фиг.4 разрез В-В фиг. 3; на фиг.5 три проекции аэродинамического элемента фиг.3, 4.

Силовая установка для вертикального взлета и посадки (по варианту 1) содержит воздушный винт с лопастями 1, установленный на валу 2, связанный через редуктор с газогенератором (на фиг. не показан). Винт установлен в цилиндрическом корпусе 3. На концах 4 лопастей 1 консольно установлены элементы 5 в виде аэродинамических профилей. Между верхними поверхностями профилей и стенкой цилиндрического корпуса 3 образованы каналы 6, сужающиеся по направлению набегающего при вращении винта потока.

Силовая установка вертикального взлета и посадки (по варианту 2) содержит воздушный винт с лопастями 1, установленный на валу 2, связанный через редуктор с газогенератором. Винт установлен в корпусе 3, выполненном в форме тора с пазом 7 по внутренней окружности тора. На концах лопастей 1 консольно на стойках 4 установлены элементы 5, расположенные внутри корпуса 3 и выполненные в виде полого усеченного конуса с основаниями 8 и 9 и пазом 10 по образующей конуса со стороны лопасти 1, малое основание 8 конуса расположено навстречу набегающему при вращении винта потоку, а сечение стенки конуса вдоль его образующей представляет собой аэродинамический профиль 11.

Работает силовая установка для вертикального взлета и посадки следующим образом.

Вариант 1. На режиме взлета воздушный винт с лопастями 1 приводится во вращение через вал 2 и редуктор, сообщенные с газогенератором (на фиг. не показан).

При вращении лопастей 1 создается воздушный поток, направленный вниз к поверхности. Вблизи поверхности создается экранный эффект (повышенное давление), благодаря чему увеличивается подъемная сила.

При вращении на лопасти 1 винта действуют центробежные силы, что снижает прочность лопастей 1 и, следовательно, надежность работы силовой установки, особенно при больших размерах лопастей. Для разгрузки лопастей 1 большой длины от действия центробежных сил на концах их консольно установлены элементы 5 в виде аэродинамических профилей таким образом, что верхняя поверхность аэpодинамического профиля и стенка цилиндрического корпуса 3 образуют каналы 6, сужающиеся по направлению набегающего при вращении винта потока. При протекании воздушного потока по сужающимся каналам 6 между верхней поверхностью аэродинамического профиля и цилиндрической стенкой корпуса 3 создается повышенное давление, результирующая сил которого направлена к центру винта.

Таким образом, аэродинамический профиль 5 установлен как бы под отрицательным углом атаки, что создает подъемную силу, направленную к центру винта. Таким образом действие на лопасти 1 центробежных сил уменьшается.

Вариант 2. На режиме взлета воздушный винт с лопастями 1 приводится во вращение через вал 2 и редуктор, сообщенный с газогенератором (на фиг. не показан). Для повышения надежности работы силовой установки с лопастями 1 большой длины, на концах лопастей 1 консольно на стойках 4 установлены аэродинамические элементы 5, расположенные внутри цилиндрического корпуса 3, выполненного в форме тора. Аэродинамические элементы 5 выполнены в виде полого корпуса, стенка которого по образующей представляет собой аэродинамический профиль 11, а на внутренней стороне его (со стороны лопасти выполнен паз 10). При вращении винта с аэродинамическими элементами 5 внутри тора создается набегающий поток, который натекает на малое основание 8 конуса. При этом, благодаря конусной форме профиля, между ним и внутренней поверхностью тора создается повышенное давление, результирующая сил которого направлена к центру винта. Со стороны лопасти наличие паза 10 по образующей конуса создает пониженное давление на внутреннюю поверхность корпуса 3.

Таким образом осуществляется разгрузка лопастей винта от действия центробежных сил при вращении.

Кроме того, повышенное давление внутри корпуса 3 вокруг внешней поверхности аэродинамического элемента 5, компенсирует вертикальные усилия на лопасти 1. Корпус 3 совместно с вращающимися конусными элементами 5 работает как гидростатический подшипник, при этом предотвращаются колебания лопастей 1 и удары их о кромку паза 7 по внутренней окружности тора.

Снижаются нагрузки на шарнир, в котором устанавливается вал винта. Все это повышает надежность работы силовой установки вертикального взлета и посадки с лопастями большой длины.

Для создания большого экранного эффекта вблизи поверхности лопасти винта выполняются с максимально возможной из технологических и конструктивных соображений хордой.

Все это дает возможность использовать в силовой установке для вертикального взлета и посадки лопасти большой длины и большой хорды, обеспечивая их прочность и надежную работу, т.е. предлагаемая силовая установка может быть использована в летательных аппаратах типа экранопланов большой мощности и грузоподъемности.

Формула изобретения

1. Силовая установка для вертикального взлета и посадки, содержащая воздушный винт с лопастями, установленный в цилиндрическом корпусе, отличающаяся тем, что на концах лопастей консольно установлены элементы в виде аэродинамических профилей с образованием между верхними поверхностями аэродинамических профилей и стенкой цилиндрического корпуса каналов, сужающихся по направлению набегающего при вращении винта потока.

2. Силовая установка для вертикального взлета и посадки, содержащая воздушный винт с лопастями, установленный в корпусе, отличающаяся тем, что корпус выполнен в форме тора с пазом во внутренней окружности, на концах лопастей консольно установлены элементы, расположенные внутри корпуса и выполненные в виде полого усеченного конуса с пазом по образующей конуса со стороны лопасти, малое основание которого расположено навстречу набегающему потоку, а сечение стенки конуса вдоль его образующей представляет собой аэродинамический профиль.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5