Винтокрылый летательный аппарат


 


Владельцы патента RU 2453472:

Хабибуллин Радик Гилфанович (RU)

Изобретение относится к авиации, в частности к конструкции комбинированных винтокрылых летательных аппаратов. Винтокрылый летательный аппарат содержит два соосных несущих винта и два толкающих соосных винта, расположенных на хвостовой балке. Несущие винты имеют противоположное направление вращения и шаг лопастей каждого из несущих винтов может изменяться раздельно дифференциально для каждого из винтов. Толкающие винты имеют противоположное направление вращения, циклический шаг каждого из толкающих винтов может изменяться с помощью автоматов перекоса, устанавливающих углы атаки лопастей от положительных до отрицательных, и общий шаг лопастей толкающих винтов может изменяться раздельно дифференциально для каждого из них. Обеспечивается перенос функций управления винтокрылым летательным аппаратом с несущих винтов на толкающие.

 

Изобретение относится к области самолетов и вертолетов, в частности воздушных винтов и систем управления полетом.

Технологический предел скорости вертолетов определяется разницей в скорости движения наступающих и отступающих лопастей несущего винта. У винтокрылых летательных аппаратов с двумя несущими винтами этот недостаток компенсируется вращением роторов в противоположных направлениях, однако необходимость создания одними и теми же винтами вертикальной подъемной силы и горизонтальной тяги является ограничивающим фактором увеличения скорости полета. Для преодоления этих ограничений создавались летательные аппараты с двумя несущими винтами и двумя ("Камов" Ка-22) или одним (Sikorsky X2) толкающими винтами (журнал "Популярная механика", август 2008 года, "Вертолет с толкающим винтом"). Общим для современных винтокрылых летательных аппаратов с толкающими винтами является принцип управления полетом с помощью автоматов перекоса несущих винтов, изменением силы тяги толкающих винтов и за счет аэродинамических плоскостей хвостового оперения. Недостатком летательных аппаратов, построенных по таким схемам, является наличие автоматов перекоса в конструкции несущих винтов.

Известна схема винтокрылого летательного аппарата с несущими соосными винтами без автомата перекоса, управление которым осуществляется с помощью пары движущих соосных вращающихся в противоположных направлениях винтов с независимыми друг от друга изменяемыми углами атаки лопастей, размещенных на подвижной части хвостовой балки (патент RU 2417922).

Целью предлагаемого изобретения является увеличение горизонтальной скорости полета по сравнению с винтокрылыми летательными аппаратами, использующими для создания горизонтальной тяги несущие винты, и улучшение маневренности винтокрылого летательного аппарата с толкающими винтами с одновременным повышением его надежности.

Поставленная цель достигается применением на летательном аппарате двух противоположновращающихся несущих винтов без автоматов перекоса с раздельно дифференциально регулируемым для каждого винта шагом лопастей и использованием для создания горизонтальной тяги и маневрирования по курсу, тангажу и крену двух толкающих соосных винтов на хвостовой балке, циклический шаг лопастей каждого из толкающих винтов может изменяться с помощью автоматов перекоса, устанавливающих углы атаки лопастей от положительных до отрицательных и общий шаг лопастей каждого из толкающих винтов может изменяться дифференциально раздельно для каждого из винтов.

Винтокрылый летательный аппарат имеет следующую конструкцию.

Несущие винты устроены следующим образом: два соосных винта с противоположнонаправленным вращением лопастей располагаются один под другим и шаг лопастей может изменяться раздельно дифференциально для каждого из винтов.

Толкающие винты устроены следующим образом: пара соосных винтов с противоположными направлениями вращения лопастей располагаются на концевой части хвостовой балки и циклический шаг лопастей каждого из толкающих винтов может изменяться с помощью автоматов перекоса, устанавливающих углы атаки лопастей от положительных до отрицательных и общий шаг лопастей каждого из толкающих винтов может изменяться дифференциально раздельно для каждого из винтов.

Принцип работы винтокрылого летательного аппарата

Соосные несущие винты обеспечивают удержание летательного аппарата в воздухе (подъемную силу). Также несущие винты осуществляют разворачивание летательного аппарата в горизонтальной плоскости (по курсу) за счет дифференциального изменения шага одного из винтов по отношению к другому.

Управление скоростью полета и направлением полета осуществляется путем изменения скорости вращения толкающих винтов и шагов (углов атаки лопастей) толкающих винтов от положительных, обеспечивающих тягу вперед, до отрицательных, что обеспечивает летательному аппарату движение как вперед, так и в обратном направлении.

Управление креном осуществляется способом, когда лопасти одного из толкающих винтов приводятся в такое положение, что плоскости лопастей разворачиваются параллельно или почти параллельно к оси вращения винтов вращения, создавая реактивный момент и наклоняя весь летательный аппарат относительно его продольной оси в сторону, противоположную направлению вращения винта, осуществляющего кренение.

Управление по курсу и тангажу осуществляется изменением вектора тяги толкающих винтов, отклоняя его на необходимый угол от продольной оси летательного аппарата за счет управления циклическими шагами лопастей каждого из винтов с помощью автоматов перекоса.

Расположенные на хвостовой балке винты названы здесь толкающими, поскольку в большинстве случаев применения винтокрылого летательного аппарата удобнее, чтобы эти винты находились сзади.

Предлагаемая конструкция толкающих винтов для винтокрылого летательного аппарата позволит обеспечить следующие технические преимущества:

1. Перенос функций управления полетом с несущих винтов на толкающие позволяет упростить конструкцию несущих винтов за счет упразднения автомата перекоса лопастей несущих винтов и повысить, тем самым, надежность всего летательного аппарата.

2. Перенос функции обеспечения горизонтальной тяги с несущих винтов на движущие увеличивает КПД несущих винтов и скорость полета винтокрылого летательного аппарата.

3. Маневренность винтокрылого летательного аппарата за счет изменения тяги движущих винтов в различных направлениях и раздельного изменения углов атаки лопастей движущих винтов значительно увеличивается в режиме горизонтального полета и при висении в воздухе, что может быть особенно ценно в боевых условиях.

4. Соосная схема размещения движущих винтов позволяет компенсировать отрицательные вращательные и гироскопические моменты при маневрах в разные стороны, присущие схемам с одним хвостовым винтом.

Винтокрылый летательный аппарат, имеющий два соосных несущих противоположно направленно вращающихся винта, которые располагаются один под другим, и шаг каждого из винтов может изменяться раздельно дифференциально для каждого из винтов; также имеющий пару толкающих соосных противоположно направленно вращающихся винтов, располагающихся на хвостовой балке, циклический шаг лопастей каждого из винтов может изменяться с помощью автоматов перекоса, устанавливающих углы атаки лопастей от положительных до отрицательных, и общий шаг лопастей каждого из винтов может изменяться дифференциально раздельно для каждого из винтов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области авиационной техники и может быть использовано в конструкции легких конвертопланов и беспилотных винтокрылов. .

Изобретение относится к области авиастроения, а именно к винтокрылым летательным аппаратам вертикального взлета и посадки. .
Изобретение относится к области создания крылатых летательных аппаратов, обладающих как дозвуковыми, так и сверхзвуковыми скоростями. .

Изобретение относится к летательным аппаратам тяжелее воздуха, в частности к винтокрылам, вертолетам. .

Изобретение относится к комбинированному летательному аппарату. .

Изобретение относится к области авиационной техники и может быть использовано в конструкции дистанционно пилотируемых вертолетов-самолетов, совмещающих особенности вертолетов и самолетов.

Изобретение относится к авиационной технике. .

Изобретение относится к авиации. .

Изобретение относится к летательным аппаратам со свойствами самолета и вертолета. .

Изобретение относится к области авиации. .

Изобретение относится к области авиации, в частности, к комбинированным вертолетам

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к беспилотным летательным аппаратам

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкции вертолетов

Изобретение относится к авиационной технике

Изобретение относится к области авиационной техники и может быть использовано в конструкции беспилотных летательных аппаратов. Беспилотный двухфюзеляжный вертолет-самолет представляет собой моноплан с передним горизонтальным оперением, содержащий двухкилевое оперение, смонтированное к консолям крыла на гондолах, короткий фюзеляж, двигатель, передающий крутящий момент через систему валов трансмиссии на тянущий и толкающий поворотные винты, обеспечивающие горизонтальную и соответствующим отклонением вертикальную тягу. Вертолет-самолет выполнен по конструктивно-силовой двухфюзеляжной схеме и концепции тандемного расположения разновеликих поворотных винтов по схеме 1+2. Плоскость вращения лопастей переднего большего винта при создании им вертикальной тяги расположена в межфюзеляжном пространстве, ограниченном внутренними бортами фюзеляжей, задней и передней кромками. Система трансмиссии включает кормовые редукторы двух меньших поворотных винтов и центральный Т-образный в плане главный редуктор. Достигается повышение весовой отдачи и улучшение взлетно-посадочных характеристик при коротком взлете и посадке. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к летательным аппаратам вертикального взлета и посадки. Скоростной винтокрыл содержит фюзеляж с хвостовой балкой и килем, две консоли крыла и два несущих винта, расположенных на консолях крыла и установленных с перекрытием, при этом несущие винты выполнены жесткими. Силовая установка состоит из двух газотурбинных двигателей, которые встроены в корневую часть консолей крыла. На киле спереди установлен тяговый винт, предназначенный для создания дополнительной пропульсивной силы, и выполнено горизонтальное оперение, причем ось тягового винта расположена в плоскости горизонтального оперения. Два газотурбинных двигателя соединены через элементы трансмиссии: концевые редукторы, трансмиссионные валы и синхронизирующий редуктор - с несущими винтами и через синхронизирующий редуктор, хвостовой трансмиссионный вал, промежуточный редуктор, трансмиссионный вал и концевой редуктор - с тяговым винтом, причем промежуточный редуктор со стороны хвостового трансмиссионного вала снабжен муфтой сцепления-расцепления. Силовая установка может содержать третий газотурбинный двигатель, установленный в хвостовой балке. Повышается транспортная эффективность винтокрыла. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к системам автоматического управления полетом. Устройство (10) автоматического пилотирования летательного аппарата (1) с несущим винтом, содержащего, по меньшей мере, один толкающий винт (2), при этом упомянутый несущий винт содержит, по меньшей мере, один винт (3), оборудованный множеством лопастей (3'), содержит блок (15) обработки, взаимодействующий, по меньшей мере, с общей цепью (7) управления общим шагом упомянутых лопастей (3'). Устройство (10) содержит средство (20) запуска режима автоматизированного пилотирования с выдерживанием угла атаки, соединенное с блоком (15) обработки. Блок (15) обработки автоматически управляет общим шагом лопастей (3'), когда режим автоматизированного пилотирования с выдерживанием угла атаки включен, контролируя упомянутую общую цепь управления для поддержания аэродинамического угла атаки (α) летательного аппарата в значении опорного угла атаки (α*). Достигается снижение до минимума аэродинамического лобового сопротивления летательного аппарата. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям гибридных летательных аппаратов. Летательный аппарат (1) содержит фюзеляж (2), вращающуюся несущую поверхность (10), оснащенную двумя несущими винтами (12) противоположного вращения, расположенными тандемом над упомянутым фюзеляжем (2), по меньшей мере, один движитель (20) и моторную группу (30). Каждый движитель (20) удерживается задней частью (3) фюзеляжа. Летательный аппарат (1) содержит систему объединения (40), постоянно соединяющую моторную группу (30) с вращающейся несущей поверхностью (10), за исключением случаев отказа и тренировки. Летательный аппарат (1) содержит дифференциальное средство контроля (50) циклического шага лопастей несущих винтов (12) для контроля по рысканию летательного аппарата (1) и средства запрета (60) каждого движителя (20). Моторная группа содержит винтомоторный орган, включающий в себя тепловой двигатель и движитель. Средство регулирования (70) скорости вращения (Ω) несущих винтов поддерживает скорость вращения каждого несущего винта равной (Ω1) до первой воздушной скорости (V1) летательного аппарата (1) и далее снижает эту скорость вращения (Ω) по линейному закону в зависимости от воздушной скорости летательного аппарата. Достигается увеличение скорости и дальности полета. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к конструкциям беспилотных вертолетов. Скоростной турбоэлектрический вертолет содержит трехвинтовую ярусную схему с двумя винтами в кольцевых каналах на поворотных консолях крыла и над ними на пилоне несущий винт, газотурбинные двигатели, передающие крутящий момент через главный редуктор и валы трансмиссии на несущий и тянущие винты в кольцевых каналах, газовые струйные рули путевого и продольного управления. Вертолет снабжен возможностью преобразования полетной конфигурации с вертолета трехвинтовой несущей схемы с разновеликими несущими винтами в одновинтовой с несущим винтом большего и толкающими винтами меньшего диаметра и в крылатый автожир, имеющий раздельные движительную систему с толкающими винтами и несущие системы, включающие соответственно несущий винт и низкорасположенное крыло малого удлинения с пилообразной задней кромкой. Консоли крыла могут поворачиваться на угол от 0º до 100º, а кольцевые каналы, смонтированные на концах крыла, имеют возможность поворота относительно соответствующей консоли крыла на угол αкр=±15°. Силовая установка выполнена по параллельно-последовательной гибридной технологии силового привода. Достигается уменьшение потребной мощности на путевую балансировку при висении и улучшение путевой и продольной управляемости. 2 ил.

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к конструкциям комбинированных вертолетов. Многовинтовой тяжелый конвертовинтокрыл выполнен в виде высокорасположенного моноплана, имеющего на консолях крыла винты в поворотных кольцевых каналах, фюзеляж с шарнирно установленными двумя силовыми балками ромбовидной в плане качалки, имеющей возможность отклонения ее балок в продольной плоскости и снабженной на противоположных ее вершинах несущими винтами на пилонах. Винты связаны валами трансмиссии с двигателями силовой установки, смонтированными в корневой части крыла. Винтокрыл имеет хвостовое оперение с цельноповоротным стабилизатором, трехстоечное убирающееся колесное шасси, крыло, выполненное в виде комбинации из двух с близким расположением друг к другу крыльев, смонтированных уступом. Переднее крыло выше заднего при отрицательной деградации первого ко второму по углу атаки. Межгондольные секции переднего и заднего крыльев снабжены предкрылком и закрылком и смонтированы так, что между задней кромкой переднего крыла и передней кромкой заднего крыла, имеющего 45% площади переднего крыла, располагается узкая щель, равная 2,5% хорды переднего крыла при расстоянии между средними линиями профиля переднего и заднего крыльев, равном 30% хорды заднего крыла. Достигается повышение показателей транспортной и топливной эффективности. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх