Способ создания реактивной силы для вращения реактивного винта вертолета и вертолетный силовой агрегат реактивного привода несущего винта для осуществления способа им.белицкого михаила константиновича

 

Изобретение относится к винтокрылым аппаратам тяжелее воздуха. Сущность: создание реактивной силы для вращения реактивного винта вертолета основано на приложении реактивной силы к концам лопастей винта, создаваемой за счет преобразования химической энергии топлива в кинетическую энергию струи, истекающей из сопла воздушно-реактивного двигателя, таким образом, что последовательно преобразуют химическую энергию топлива сначала в электрическую энергию посредством бортового электрогенератора, затем в тепловую энергию перегретого пара в электронагревателе и наконец в кинетическую энергию паровоздушной струи, истекающей из сопла воздушно-реактивного двигателя. Силовой агрегат реактивного привода 1 состоит из воздушно-реактивного двигателя 3, работающего по турбопоршневому циклу и имеющего зону 4 смешения потоков из зоны 5 первого выхлопа и из зоны 6 второго выхлопа, элементы 7 для циркуляции части потока рабочего тела. Лопасти 2 несущего винта установлены на вертолете с возможностью вращения от бортовой двигательной установки, в состав которой входит электрогенераторное устройство. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к винтокрылым летательным аппаратам тяжелее воздуха.

Известен способ создания реактивной силы для вращения реактивного винта вертолета, основанный на приложении реактивной силы к концам лопастей винта, создаваемой за счет преобразования химической энергии топлива в кинетическую энергию струи, истекающей из сопла воздушно-реактивного двигателя, реализуемые с помощью вертолетного силового агрегата реактивного привода несущего винта, который содержит воздушно-реактивные двигатели, установленные на концах лопастей несущего винта, и размещенные внутри полостей лопастей средства подвода рабочего тела и энергии к воздушно-реактивным двигателям от источников рабочего тела и энергии, расположенных внутри фюзеляжа (US, патент, 1794038, B 64 C 27/18, 1993).

Недостатки известного способа связаны с неполным окислением (сгоранием) топлива, низким к.п.д., что обусловлено конструктивным выполнением отдельных узлов силового агрегата реактивного привода, а также несовершенством термодинамического цикла преобразования химической энергии топлива в кинетическую энергию струи, участвующей в создании реактивной тяги.

Задачей изобретения является создание бинарного, одноцикличного двигателя, выполненного с учетом требований аэродинамики, обусловленных размещением двигателя в составе силового агрегата на концах лопастей несущего винта вертолета.

Изобретение направлено также на решение задачи создания рентабельного двигателя из пластмасс, способного работать в поле высоких центробежных сил, возникающих при вращении несущего винта.

Другой задачей изобретения является улучшение удельных параметров двигателя, в частности уменьшение габаритов, удельной массы.

Предложенная конструктивная схема размещения агрегата позволяет уменьшить аэродинамическое сопротивление привода лопастей, а также их вибрацию.

Решение указанных задач достигается за счет создания реактивной силы для вращения реактивного винта вертолета, основанной на приложении реактивной силы к концам лопастей винта, создаваемой за счет преобразования химической энергии топлива в кинетическую энергию струи, истекающей из сопла воздушно-реактивного двигателя, таким образом, что последовательно преобразуют химическую энергию топлива сначала в электрическую энергию посредством бортового электрогенератора, затем в тепловую энергию перегретого пара в электронагревателе и наконец в кинетическую энергию паровоздушной струи, истекающей из сопла воздушно-реактивного двигателя.

Данную последовательность преобразования энергии реализует вертолетный силовой агрегат реактивного привода несущего винта, содержащий воздушно-реактивные двигатели, установленные на концах лопастей несущего винта, и размещенные внутри полостей лопастей средства подвода рабочего тела и энергии к воздушно-реактивным двигателям от источников рабочего тела и энергии, расположенных внутри фюзеляжа, характеризующихся тем, что каждый воздушно-реактивный двигатель снабжен двумя соосными винтами, турбопоршневым блоком и эжекторным насадком, размещенным вокруг выхлопного сопла, каждое средство подвода рабочего тела и энергии к каждому воздушно-реактивному двигателю выполнено в виде электромагнитной камеры, соединенной электрическими проводами с электрогенератором внутри фюзеляжа, входной патрубок электронагревателя выполнен с возможностью соединения с баком для воды внутри фюзеляжа, а выходной патрубок выполнен с возможностью соединения с турбопоршневым блоком воздушно-реактивного двигателя.

На фиг. 1 изображена концевая часть лопасти несущего винта вертолета с узлами, образующими силовой агрегат реактивного привода; на фиг. 2 - схема размещения в полости лопасти магистралей подвода воды и электропроводки; на фиг. 3 - воздушно-реактивный двигатель с эжектором.

Силовой агрегат реактивного привода 1 установлен в конце лопасти 2 несущего винта вертолета. Силовой агрегат реактивного привода 1 состоит из воздушно-реактивного двигателя 3, работающего по турбопоршневому циклу и имеющего зону 4 смешения потоков из зоны 5 первого выхлопа и из зоны 6 второго выхлопа, элементы 7 для циркуляции части потока рабочего тела. Лопасти 2 несущего винта установлены на вертолете с возможностью вращения от бортовой двигательной установки 8, в состав которой входит электрогенераторное устройство 9.

Воздушно-реактивный двигатель 3 имеет эжекторный насадок, размещенный вокруг выхлопного сопла 10, электронагревательную камеру 11 с форсунками для распыления преобразуемой в пар воды и турбопоршневой блок 12. На выходе из камеры 11 в горле парового сопла 13 установлен подпружиненный центральный клапан 14. Двигатель 13 также имеет два установленных соосно ротора 15, на которых расположены лопасти двух соосных тянущих винтов, сверхзвуковой диск 16 турбины и воздушный компрессор 17, образующие совместно реактивно-винтовое устройство 18.

Электронагревательная камера 11 соединена электрическими проводами 19 с электрогенераторным устройством 9 и входным патрубком с трубопроводом для подачи воды из бака 20. Кроме того, двигатель 3 соединен маслопроводом 21 и связан с соответствующей емкостью на борту вертолета.

Электрогенераторное устройство 9 является источником энергии, а бак 20 источником рабочего тела, расположенными внутри фюзеляжа вертолета и обеспечивающими работу воздушно-реактивных двигателей 3, размещенных на концах лопастей 2 несущего винта.

Электронагревательная камера 11 выполнена в виде средства, обеспечивающего подвод через выхлопной патрубок пара, являющегося рабочим телом и источником энергии, для работы турбопоршневого блока 12 воздушно-реактивного двигателя 3.

Работа силового агрегата реактивного привода заключается в следующем.

Осуществляют первичную раскрутку лопастей 2 несущего винта с помощью редуктора от пускового устройства. Включают электрогенераторное устройство 9, преобразующее химическую энергию топлива в электрическую энергию.

Вода под действием центробежных сил инерции поступает из бака 20 к форсункам электронагревательной камеры 11, где вода испаряется и превращается в пар при температуре выше критической.

При этом происходит преобразование электрической энергии в кинетическую энергию струи перегретого пара, истекающего из горла сверхзвукового сопла 13, преобразуемой в кинетическую энергию подвижных частей турбопоршневого блока 12, приводящего во вращение два ротора 15 и воздушный компрессор 17 реактивно-винтового комплексного устройства 18, где располагаемая энергия преобразуется в кинетическую энергию паровоздушной струи, истекающей из двигателя 3 и участвующей в создании силы тяги.

Винт начинает вращаться под воздействием реактивной тяги двигателя 3, расположенных на концах лопастей 2.

Предложенный силовой агрегат позволяет повысить стабильность несущего винта вертолета и его полетный к.п.д.

Формула изобретения

1. Способ создания реактивной силы для вращения реактивного винта вертолета, основанный на приложении реактивной силы к концам лопастей винта, создаваемой за счет преобразования химической энергии топлива в кинетическую энергию струи, истекающей из сопла воздушно-реактивного двигателя, отличающийся тем, что последовательно преобразуют химическую энергию топлива сначала в электрическую посредством бортового электрогенератора, затем в тепловую энергию перегретого пара в электронагревателе и наконец в кинетическую энергию паровоздушной струи, истекающей из сопла воздушно-реактивного двигателя.

2. Вертолетный силовой агрегат реактивного привода несущего винта, содержащий воздушно-реактивные двигатели, установленные на концах лопастей несущего винта, и размещенные внутри полостей лопастей средства подвода рабочего тела и энергии к воздушно-реактивным двигателям от источников рабочего тела и энергии, расположенных внутри фюзеляжа, отличающийся тем, что каждый воздушно-реактивный двигатель снабжен двумя соосными винтами, трубопоршневым блоком и электронным насадком, размещенным вокруг выхлопного сопла, каждое средство подвода рабочего тела и энергии к каждому воздушно-реактивному двигателю выполнено в виде электронагревательной камеры, соединенной электрическими проводами с электрогенератором внутри фюзеляжа, входной патрубок электронагревателя выполнен с возможностью соединения с баком для воды внутри фюзеляжа, а выходной патрубок выполнен с возможностью соединения с турбопоршневым блоком воздушно-реактивного двигателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3