Конвертоплан



Конвертоплан
Конвертоплан
Конвертоплан
Конвертоплан

 


Владельцы патента RU 2456208:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (КГТУ-КАИ) (RU)

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к летательным аппаратам с вертикальным взлетом и посадкой. Конвертоплан содержит фюзеляж, крыло, двигатели, оперение, шасси. На концах крыла расположены пилоны, выполненные с возможностью вращения. На пилонах установлены по два двигателя, причем один двигатель расположен впереди центра масс конвертоплана, а другой двигатель-позади. Обеспечивается балансировка летательного аппарата на всех режимах полета. 4 ил.

 

Настоящее изобретение относится к области авиационной техники и может быть использовано для проектирования и производства беспилотной и транспортной авиации.

Конвертопланы имеют неоспоримые преимущества в транспортировании, до конца нереализованные в технических решениях в настоящее время.

Из существующего уровня техники известны разнообразные схемы конвертопланов, например Bell V-22 Osprey, Bell/Aguste BA609, и Hiller XC-142A (конвертоплан Bell-Boeing V22-0sprey - URL http://atikot.my 1.ru/news/2009-07-03-487. Bell/Agusta BA609 - URL http://ru.wikipedia.org/wiki/Bell/Agusta BA609. Beating Gravity - Vought-Hiller-Ryan XC-142A - URL http://www.unrealaircraft.com/gravitv/vhr XC-142A.php), которые являются двухрежимными аппаратами, способные совершать полет как самолет, т.е. двигатели создают тягу, необходимую для движения вперед на заданной высоте с заданной скоростью; при движении крыло создает подъемную силу, за счет преобладания над весом которой аппарат совершает подъем, и как вертолет, у которого тяга двигателей, преодолевая вес, обеспечивает подъем аппарата, а движение вперед обеспечивается либо наклоном несущего винта, либо дополнительно обдуваемым оперением, и которым присущ переход от вертолетного режима к самолетному через поворот двигателей или крыла, с размещенными на нем двигателями.

Известными недостатками этих аппаратов является то, что конструктивно центры масс двигателей не установлены на одной оси с центром масс конвертоплана, что приводит к крайней продольной неустойчивости и плохой управляемости аппарата. Кроме того, в случае с поворотным крылом поворот крыла во время полета на угол 90° приводит к срыву потока на крыле и катастрофическому уменьшению подъемной силы. Следует отметить, что только один конвертоплан находится в серийном производстве, что говорит о несовершенстве ранее предложенных конструктивных схем.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является конвертоплан (патент US 6,607,161 В1, опубл. 19.08.2003, US C1. 244/7, МПК B64C 37/00, Convertible aircraft with tilting rotors), включающий фюзеляж, крыло, оперение, двигатели, установленные на концах крыла, шасси. В патенте также представлена схема управления. Переход от вертолетного режима к самолетному возможен поворотом двигателей.

Недостатком данного технического решения является то, что для обеспечения необходимой тяги для подъема конвертоплана установлены вертолетные винты большого диаметра, имеющие большие ограничения по скорости полета в сравнении с самолетными малых диаметров; и вертолетные втулки с автоматами перекоса, необходимые для управления по тангажу на режиме висения, взлета и посадки, что значительно усложняет и утяжеляет конструкцию, так как в основной фазе полета - крейсерском режиме эти втулки с автоматами перекоса являются «мертвым» грузом и сами по себе являются чрезвычайно сложными техническими элементами. При повороте мотогондолы, с размещенным в ней двигателем, крыло попадает в зону обдува пропеллера, что приводит к уменьшению его КПД, и является еще одним недостатком.

Решаемой задачей является создание перспективного летательного аппарата для транспортирования, простой конструкции, сбалансированного на всех режимах полета, способного совершать горизонтальный полет, вертикальные взлет и посадку и зависать на одном месте.

Полезность конвертоплана заключается в возможности взлета/посадки практически на любой подходящей по габаритам площадке, что ведет к сокращению времени транспортирования за счет появления возможности максимально близко доставить целевую нагрузку до пункта назначения.

Технический результат направлен на повышение эффективности конвертоплана. Технический результат достигается тем, что в конвертоплан, содержащий фюзеляж, крыло, двигатели, оперение, шасси, введены пилоны, выполненные с возможностью вращения и расположенные на концах крыла, при этом на пилонах установлено по паре двигателей, причем один двигатель расположен впереди центра масс конвертоплана (ЦМ), а другой двигатель - позади.

Преимуществом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является расположение двигателей на пилонах относительно ЦМ, при котором аппарат эффективно управляется по углу крена и тангажа на нулевых скоростях режимов взлета и посадки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:

на Фиг.1 - представлен вид конвертоплана на взлетном/посадочном режиме,

на Фиг.2 - представлен вид конвертоплана на крейсерском режиме,

на Фиг.3 - представлен вид конвертоплана сверху,

на Фиг.4 - представлен вид конвертоплана от носа,

где:

1 - фюзеляж;

2 - крыло;

3 - передние двигатели;

4 - задние двигатели;

5 - киль;

6 - стабилизатор;

7 - поворотные пилоны;

8 - элероны;

9 - рули высоты;

10 - руль направления.

Предлагаемое изобретение содержит фюзеляж 1, который служит для размещения целевой нагрузки, элементов системы управления и других систем; крыло 2 с элеронами 8 и пилонами 7, на которых размещены двигатели, оперение, которое включает киль 5 с рулем направления 10 и стабилизатор с рулями высоты 9, а также шасси. Двигатели 3 и 4, расположенные на крыле, предназначены для создания подъемной силы и вертикальной скорости на режимах взлета/посадки и для создания тяги и горизонтальной скорости на крейсерском режиме. Элеронами 8, рулями высоты 9 и рулем направления 10 конвертоплан управляется на крейсерском режиме.

Работает устройство следующим образом: на взлете/посадке двигатели 3 и 4 занимают положение, показанное на Фиг.1. При этом расположение двигателей обеспечивает продольную, путевую и поперечную балансировку за счет расположения передних 3 и задних 4 двигателей относительно ЦМ конвертоплана. При достижении высоты крейсерского полета аппарат зависает, и двигатели 3, 4 поворотом пилонов 7 и поворотного киля 5 соответственно занимают положение, показанное на Фиг.2.

В процессе поворота двигателей 3 и 4 происходит увеличение горизонтальной составляющей скорости. Крыло 2 при этом создает подъемную силу, компенсирующую уменьшение вертикальной составляющей тяги винтов.

По мере увеличения горизонтальной составляющей скорости полета и уменьшения вертикальной составляющей тяги винтов управление летательным аппаратом передается самолетным органам управления: рулям высоты 9 и элеронам 8.

Далее после поворота двигателей полет аппарата не отличается от полета самолета.

Для обеспечения устойчивости на переходном режиме от висения к горизонтальному полету управление движителями осуществляется с использованием САУ (системы автоматического управления).

На режиме висения, взлета и посадки управление по крену, рысканью и тангажу осуществляется изменением тяги двигателей 3 и 4. Так по крену, если необходимо опустить правое полукрыло, увеличивается тяга двигателей, расположенных на левом полукрыле, а тяга двигателей на правом полукрыле уменьшается или остается такой же. Или по тангажу, если необходимо опустить нос аппарата, требуется уменьшить тягу передних двигателей 3 и увеличить или оставить такой же тягу задних двигателей 4. В случае рысканья попарно снижается тяга противолежащих винтов с одним направлением вращения и за счет реактивного момента происходит поворот аппарата.

По сравнению с известными аналогами заявляемое техническое решение имеет ряд технико-экономических преимуществ, а именно за счет изменения расстояния от двигателей до крыла, равного длине пилонов, на меньшую величину снизится КПД винтов передних двигателей на переходном режиме из-за попадания крыла в зону обдува пропеллера, и снижение веса аппарата на 7-12% за счет исключения вертолетных втулок с автоматами перекоса. К примеру, вес автоматов перекоса сверхлегкого вертолета общей массой 450 кг составляет 34 кг или 7,6%.

Конвертоплан, содержащий фюзеляж, крыло, двигатели, оперение, шасси, отличающийся тем, что в него введены пилоны, выполненные с возможностью вращения и расположенные на концах крыла, при этом на них установлены по два двигателя, причем один двигатель расположен впереди центра масс конвертоплана, а другой двигатель - позади.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к конвертопланам, у которых винты в разных режимах полета могут использоваться как для создания подъемной силы, так и для создания тяги в направлении полета.

Изобретение относится к авиации, а именно к установке для запуска летательного объекта, к системе для запуска летательного объекта и к способам запуска летательного объекта.

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

Изобретение относится к области авиационной техники и может быть использовано в конструкции многоцелевых конвертопланов. .

Изобретение относится к транспорту и касается создания многофункциональной транспортной техники, предназначенной для использования как в качестве автомобиля, так и в качестве летательного аппарата.

Изобретение относится к области авиации. .

Изобретение относится к области авиационной ракетно-космической техники и может быть использовано в мобильных авиационных ракетных космических системах с тяжелыми баллистическими ракетами, запускаемыми в воздухе для выведения космических аппаратов на орбиту.

Изобретение относится к авиации и касается создания многоцелевого гидроконвертовинтоплана. .

Изобретение относится к авиации и касается создания пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов вертикального взлета и посадки конвертируемого типа. .

Изобретение относится к области авиационной техники и может быть использовано в конструкции конвертопланов - преобразуемых винтокрылых самолетов вертикального взлета и посадки с поворотными винтами, совмещающих особенности вертолетов, самолетов, винтокрылов и крылатых автожиров, базирующихся как на суше, так и на воде.

Изобретение относится к авиации, в частности к летательным аппаратам вертикального взлета и посадки

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

Изобретение относится к авиационно-космическим, преимущественно многоразовым средствам доставки космических аппаратов (КА) на орбиту

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к конструкциям скоростных комбинированных вертолетов

Изобретение относится к авиационным ракетным системам и предназначено для осуществления полетов в атмосфере

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к летательным аппаратам вертикального взлета и посадки

Группа изобретений относится к области авиации. Высотная платформа включает связку из летательных аппаратов, которые соединены между собой посредством гибкого кабель-троса, обеспечивающего передачу усилий и содержащего каналы передачи электроэнергии и информационного управляющего сигнала от одного аппарата к другому. На одном из летательных аппаратов установлен ветрогенератор. Способ размещения высотной платформы характеризуется тем, что летательные аппараты располагают в устойчивых ветровых потоках, движущихся с различной относительно земли скоростью и(или) в различном направлении, а удержание данной связки в заданной точке или передвижение ее относительно земли в заданном направлении обеспечивают с помощью аэродинамических органов управления и силовых установок, используя разность энергий ветровых потоков при сохранении постоянной высоты полета, и(или) за счет энергии, полученной от ветрогенератора на одном из летательных аппаратов и передаваемой через кабель-трос на силовые установки других летательных аппаратов. Полезную нагрузку размещают на летательных аппаратах или на соединяющем их кабель-тросе. Группа изобретений направлена на продолжительное барражирование высотной платформы. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Группа изобретений относится к летательным аппаратам легче воздуха. В соответствии с каждым вариантом в аэростатическом летательном аппарате использованы управляемые моторные и грузовые безмоторные аэростатные модули. В первом варианте модули имеют фронтальные и боковые системы стыковки для сборки в летательный аппарат. Во втором варианте модули снабжены устройствами взаимного поиска и сближения как на земле, так и в воздухе. В третьем варианте несущей частью модулей являются комплексы из газовых и тепловых аэростатов. Аэростатный комплекс каждого модуля несет силовую платформу, являющуюся базовой конструкцией для сборки модулей в летательный аппарат. В четвертом варианте оболочки газовых и тепловых аэростатов являются секторами интегральной оболочки, близкой по форме к полуцилиндру, боковые сектора - газовые, средние - тепловые. В пятом варианте предусмотрено управление параметрами вентиляции тепловых аэростатов. Группа изобретений позволяет в широких пределах изменять конфигурацию и грузоподъемность летательного аппарата для конкретных транспортных задач и исключить проблемы балластировки. 5 н.п. ф-лы, 10 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.

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к конструкциям летательных аппаратов вертикального взлета и посадки. Вертолет-самолет представляет собой конвертоплан дупланной аэродинамической схемы с разновеликими крыльями, имеющими большее второе крыло, смонтированное выше первого цельноповоротного меньшего крыла. Вертолет-самолет выполнен с возможностью преобразования его полетной конфигурации с вертолета шестивинтовой несущей схемы, включающей четыре передних меньших и два задних больших поворотных винта, в самолет с шести- или четырехвинтовой движительной системой, так и обратно. При падении зарядки аккумуляторной батареи управление автоматически в каждой гибридной мотогондоле отключит выходной муфтой сцепления задний винт от его поворотного вала, установит его лопасти во флюгерное положение и включит турбовинтовой двигатель, который будет вращать электромотор-генератор, обеспечивающий подзарядку аккумуляторов в полетной конфигурации четырехвинтового самолета. Увеличение генерирующей мощности для электропитания может обеспечиваться также и в каждой гибридной мотогондоле, электромотор-генератор которой, работая при крейсерском полете в режиме электроветрогенератора, получает вращение от заднего тянущего винта, ось вращения которого отклонена от вертикали назад в направлении полета, что предопределяет авторотацию при косой его обдувке. Достигается повышение дальности полета, топливной эффективности, весовой отдачи. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх