Конвертоплан



Конвертоплан
Конвертоплан
Конвертоплан
Конвертоплан

 


Владельцы патента RU 2456209:

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

Изобретение относится к авиации, в частности к летательным аппаратам вертикального взлета и посадки. Конвертоплан содержит фюзеляж, крыло, двигатели, оперение, шасси. На крыле располагаются пилоны, выполненные с возможностью вращения. На пилонах установлены два передних двигателя. Задний двигатель установлен на киле-пилоне. Стойки шасси совмещены с пилонами крыла и килем соответственно. 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 не реализованные в технических решениях в настоящее время.

Из существующего уровня техники известны разнообразные схемы конвертопланов, например. Bell V-22 Osprey, Bell/Aguste BA609, Hiller XC-142A (конвертоплан Bell-Boeing V22-Osprey - URL http://atikot.my1.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/gravity/vhr_XC-142A.php), которые являются двухрежимными аппаратами, способными 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 Bell V-22 Osprey находится в серийном производстве, что говорит о несовершенстве ранее предложенных конструктивных схем.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является конвертоплан (патент US 6607161 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.

Недостатками данного технического решения является то, что 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 к.п.д. 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 и в сокращении времени транспортирования за счет 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 крыле, при этом на них установлена пара передних двигателей, а задний двигатель установлен на киле-пилоне, причем стойки шасси совмещены с пилонами крыла и килем соответственно.

Преимуществом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является вынос двигателей на пилонах вперед от центра масс и ввод третьего двигателя в хвостовой части, которые позволяют эффективно управлять аппаратом 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 в мотогондолах;

4 - хвостовой двигатель в мотогондоле, жестко закрепленный на киле;

5 - поворотный киль;

6 - стабилизатор;

7 - передние колеса шасси;

8 - заднее колесо шасси;

9 - поворотные пилоны;

10 - элероны;

11 - рули высоты;

12 - руль направления.

Предлагаемое изобретение содержит фюзеляж 1, который служит для размещения целевой нагрузки, элементов системы управления и других систем; крыло 2 с пилонами, с размещенными на нем двигателями служит для создания подъемной силы на крейсерском режиме; двигатели 3, расположенные на крыле и двигатель 4, расположенный на поворотном киле 5, которые служат для создания подъемной силы на режимах взлета/посадки и для создания тяги на крейсерском режиме.

Данное изобретение имеет несколько особенностей. Особенностью оперения является поворотный киль 5 и неподвижный стабилизатор 6. Шасси выполнено по схеме трехопорного шасси с задней опорой. Передние колеса шасси 7 крепятся на пилонах 9 передних двигателей 3, а заднее колесо шасси 8 - на поворотном киле 5.

Работает устройство следующим образом: на взлете/посадке двигатели 3, 4 занимают положение, показанное на Фиг.1. При этом расположение двигателей обеспечивает продольную, путевую и поперечную балансировку за счет расположения передних 3 и хвостового 4 двигателей относительно центра масс аппарата (ЦМ). При достижении высоты крейсерского полета аппарат зависает и двигатели 3, 4 поворотом пилонов 9 и поворотного киля 5 соответственно занимают положение, показанное на Фиг.2.

В процессе поворота двигателей 3, 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 11 и элеронам 10. Поворотный киль 5 и руль направления 12 на всех режимах осуществляют управление аппаратом по рысканью.

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).

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 снизилось к.п.д. 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 крыле, при этом на них установлена пара передних двигателей, а задний двигатель установлен на киле-пилоне, причем стойки шасси совмещены с пилонами крыла и килем соответственно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к летательным аппаратам с вертикальным взлетом и посадкой. .

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, 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.

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к конструкциям беспилотных летательных аппаратов вертикального взлета и посадки. Беспилотный тяжелый электроконвертоплан имеет планер из композитного углепластика с передним горизонтальным оперением и двухкилевым оперением, смонтированным к консолям высокорасположенного крыла на разнесенных балках, содержит с внешних сторон килей консоли стабилизатора, двигатели силовой установки, передающие мощность через главный редуктор и валы трансмиссии на поворотные тянущие и толкающие винты, расположенные соответственно в носовой и кормовой части фюзеляжа, обеспечивающие горизонтальную и соответствующим отклонением вертикальную тягу, трехстоечное убирающееся колесное шасси с носовой вспомогательной опорой. Конвертоплан выполнен с разновеликими крыльями по дупланной аэродинамической схеме и концепции тандемного расположения трехвинтовых модулей, выполненных с возможностью работы при различных углах их отклонения в вертикальной плоскости. Гибридная силовая установка снабжена левыми и правыми передними и задними мотогондолами с электродвигателями, вращательно связанными с соответствующими винтами толкающей группы и двумя передними и одной задней гибридными мотогондолами, в каждой их которых наряду с тянущим винтом размещен обратимый электромотор-генератор. Достигается повышение весовой отдачи, транспортной и топливной эффективности, упрощение конструкции, улучшение поперечной и курсовой устойчивости, а также управляемости по крену и курсу. 1 табл., 2 ил.
Наверх