Скоростной винтокрыл



Скоростной винтокрыл
Скоростной винтокрыл
Скоростной винтокрыл
Скоростной винтокрыл

 


Владельцы патента RU 2539679:

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "МОСКОВСКИЙ ВЕРТОЛЕТНЫЙ ЗАВОД ИМ. М.Л. МИЛЯ" (RU)

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям винтокрылых летательных аппаратов. Скоростной винтокрыл содержит фюзеляж с крылом и хвостовой балкой, несущий и рулевой винты с силовой установкой и два дополнительных воздушных винта, установленных на консолях крыла и снабженных каждый своим двигателем. Каждый дополнительный воздушный винт со своим электрическим двигателем установлен в кольцевом корпусе, расположенном в сквозном отверстии в консоли крыла, и установлен с возможностью поворота для установки оси воздушного винта вертикально или «по полету», в соответствии с выбранным режимом полета. При этом консоли крыла выполнены с поворотными концевыми частями, установленными с возможностью опускания и подъема в исходное положение. Привод поворота каждого дополнительного воздушного винта и поворота концевой части консоли крыла включает установленные в полости консоли электрический двигатель, редуктор, выходной вал которого жестко связан с кольцевым корпусом дополнительного воздушного винта, промежуточный редуктор, входной вал которого жестко связан с кольцевым корпусом дополнительного воздушного винта, а выходной вал, через муфту сцепления-расцепления, связан с механизмом поворота концевой части консоли крыла. Достигается упрощение управления скоростным винтокрылом при переходе из режима взлет-висение-посадка в режим скоростного горизонтального полета и обратно. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к винтокрылым летательным аппаратам с вертикальным взлетом и посадкой, а именно к скоростным комбинированным вертолетам.

Известны скоростные комбинированные вертолеты, использующие дополнительные воздушные винты для повышения путевой скорости вертолета (WO 2005/005250, 2005; WO 2008/145868, 2008; Eurocopter X-3, http://www.eurocopter.com/site/en/ref/X3-Demonstrator_1099.html). Комбинированные (гибридные) вертолеты имеют фюзеляж с расположенными на нем крыльями, не менее одного тягового или толкающего воздушного винта (пропеллера), один несущий винт, хвостовое оперение, силовую установку. Силовая установка с хотя бы одним турбовальным двигателем приводит во вращение несущий винт и пропеллеры посредством трансмиссии. Изменение высоты и скорости полета осуществляется как посредством управления общим и циклическим шагом несущего винта, так и управлением общим шагом воздушного винта. Фюзеляж снабжен стабилизирующими поверхностями в хвостовой части. Компенсация крутящего момента несущего винта осуществляется изменением тяги пропеллеров и аэродинамическими рулями хвостового оперения или рулевым винтом.

Недостатком устройств является постоянная механическая связь, через трансмиссию, несущего винта и воздушного винта с силовой установкой (невозможность использования вертолета с неработающими пропеллерами, без использования скоростного режима полета), что приводит к повышенному расходу топлива.

Известны также летательные аппараты вертикального взлета и посадки - конвертопланы, имеющие один или несколько воздушных винтов, которые в одном режиме полета могут использоваться для создания подъемной силы, а в другом режиме используются для создания тяги в направлении полета (RU 2397919; RU 2446078; US 20130092799; US 20130026305). Конвертопланы содержат фюзеляж, крылья и воздушные винты, которые могут иметь как общий, так и отдельный привод. Изменение высоты и скорости полета достигается координированным управлением тягой и поворотом оси вращения каждого винта.

Недостатком конвертопланов является повышенная сложность управления летательным аппаратом посредством воздушных винтов при переходе из режима взлет-посадка в горизонтальный полет и обратно. Это связано с отсутствием или малой эффективностью других органов управления (стабилизаторов, элеронов). Другим недостатком является значительная потребная мощность воздушных винтов в режиме взлет-посадка-висение, вызванная малым диаметром винтов.

Наиболее близким аналогом заявляемому техническому решению является скоростной комбинированный вертолет по патенту на полезную модель RU 110715. Скоростной комбинированный вертолет представляет собой гибридную комбинацию вертолета и самолета и имеет фюзеляж с крылом и хвостовой балкой, несущий и рулевой винты, силовую установку, топливную систему и систему управления силовой установкой, установленные на консолях крыла левый и правый двигатели, причем каждый двигатель подсоединен к топливной системе и к системе управления силовой установкой, при этом консоли крыла, вместе с двигателями на них установлены относительно фюзеляжа с помощью поворотно-разъемных узлов с возможностью демонтажа консолей или их поворота на стоянке, а также с возможностью поворота и аварийного сброса в полете.

Недостатком прототипа является повышенная сложность управления летательным аппаратом посредством левого и правого двигателей при переходе из режима взлет-посадка в горизонтальный полет и обратно, вызванная необходимостью поворота консолей крыла вместе с двигателями вокруг своей оси для изменения направления тяги двигателей и уменьшения аэродинамического сопротивления самих консолей.

Задачей заявляемого изобретения является упрощение управления скоростным винтокрылом при переходе из режима взлет-висение-посадка в режим скоростного горизонтального полета и обратно, а также снижение расхода топлива за счет применения воздушных винтов и реконфигурации консоли крыла.

Поставленная задача решена за счет того, что скоростной винтокрыл, содержащий фюзеляж с крылом и хвостовой балкой, несущий и рулевой винты с силовой установкой и два дополнительных воздушных винта, установленные на консолях крыла и снабженные каждый своим двигателем, в соответствии с изобретением отличается тем, что каждый дополнительный воздушный винт со своим электрическим двигателем установлен в кольцевом корпусе, расположен в сквозном отверстии, выполненном в консоли крыла, и установлен с возможностью поворота для установки оси воздушного винта вертикально или «по полету», в соответствии с выбранным режимом полета, при этом консоли крыла выполнены с поворотными концевыми частями, установленными с возможностью опускания и подъема в исходное положение.

Скоростной винтокрыл дополнительно имеет привод поворота каждого дополнительного воздушного винта и поворота соответствующей концевой части консоли крыла, который включает установленные в полости консоли электрический двигатель, редуктор, выходной вал которого жестко связан с кольцевым корпусом дополнительного воздушного винта, промежуточный редуктор, входной вал которого жестко связан с кольцевым корпусом дополнительного воздушного винта, а выходной вал, через муфту сцепления-расцепления, связан с механизмом поворота концевой части консоли крыла.

Установка дополнительных воздушных винтов в сквозных отверстиях консолей крыла позволит упростить управление скоростным винтокрылом при переходе из режима взлет-посадка-висение в режим скоростного горизонтального полета и обратно за счет раздельного управления несущим винтом и двигателями дополнительных воздушных винтов, которые могут быть выключенными во время поворота. Опускание концевых частей консолей крыла сокращает площадь, обдуваемую воздушным потоком от несущего винта, что приводит к уменьшению потребной мощности несущего винта и к экономии топлива.

Конструкция скоростного винтокрыла поясняется чертежами, где изображено:

на фиг.1 - скоростной винтокрыл в режиме взлет-висение-посадка, аксонометрическая проекция;

на фиг.2 - то же в режиме скоростного полета;

на фиг.3 - консоль крыла скоростного винтокрыла с электроприводом и воздушными винтами, аксонометрическая проекция;

на фиг.4 - консоли крыла скоростного винтокрыла с электроприводом и воздушными винтами, вид сверху.

Скоростной винтокрыл содержит фюзеляж 1, на котором установлено крыло, состоящее из левой 2 и правой 3 консоли (фиг.1). Над фюзеляжем 1 установлен несущий винт 4, а в задней части фюзеляжа 1 расположена хвостовая балка 5, на которой установлен рулевой винт 6. Несущий винт 4 и рулевой винт 6 при помощи трансмиссии (не показана) связаны силовой установкой 7. В левой 2 и правой 3 консоли крыла имеются сквозные отверстия 8 (фиг.4), в которых установлены дополнительные воздушные винты 9 в кольцевом корпусе 10 (фиг.3), каждый со своим двигателем 11, а сами левая 2 и правая 3 консоли крыла имеют поворотные концевые части 12 соответственно. Левая 2 и правая 3 консоли крыла содержат в своих полостях каждая свой привод поворота воздушных винтов 9, вместе с кольцевыми корпусами 10, и поворота концевой части 12 консоли соответственно. Каждый привод поворота дополнительного воздушного винта 9 и поворота концевой части 12 консоли крыла включает установленные в полости консоли электрический двигатель 13 (фиг.3), редуктор 14, выходной вал которого жестко связан с кольцевым корпусом 10 дополнительного воздушного винта 9, промежуточный редуктор 15, входной вал которого жестко связан с кольцевым корпусом 10 дополнительного воздушного винта 9, а выходной вал, через муфту сцепления-расцепления 16, связан с механизмом поворота 17 концевой части 12 консоли крыла. Механизм поворота 17 может быть исполнен, например, в виде червячной передачи.

Скоростной винтокрыл работает следующим образом. В режиме взлет-посадка-висение (фиг.1) и горизонтального полета с малой скоростью ось вращения воздушных винтов 9 направлена вертикально, а поворотные концевые части 12 левой 2 и правой 3 консолей крыла опущены вниз. Вертикальный взлет, посадка и висение осуществляются за счет несущего винта 4, работающего от силовой установки 7, а с помощью рулевого винта 6, также работающего от силовой установки 7, осуществляются компенсация крутящего момента от несущего винта 4 и управление по курсу. Нижнее положение поворотных концевых частей 12 и положение воздушных винтов 9 в кольцевых отверстиях 8 существенно сокращает сметаемую площадь консолей крыла 2 (3), что повышает эффективность несущего винта 4. Воздушные винты 9 в этом режиме могут не работать в целях экономии энергии. При необходимости создать дополнительную вертикальную тягу, например в тяжелых условиях работы (высокая температура окружающей среды, разреженная атмосфера, большой взлетный вес), экипаж включает двигатели 11 воздушных винтов 9. Указанные меры позволяют сократить расход топлива.

В режиме горизонтального полета с большой скоростью (фиг.2) по команде экипажа включаются электродвигатели 13, которые через редукторы 14 поворачивают кольцевые корпуса 10 и связанные с ними дополнительные воздушные винты 9 в направлении полета, причем электродвигатель 13, находящийся в полости левой консоли крыла 2, вращает кольцевой корпус 10 по часовой стрелке, а электродвигатель 13, находящийся в полости правой консоли крыла 3, вращает кольцевой корпус 10 против часовой стрелки. Когда оси вращения дополнительных воздушных винтов 9 повернутся в горизонтальное положение по полету, электродвигатели 13 автоматически отключаются с помощью концевых выключателей (не показаны). В этом положении дополнительные воздушные винты 9, при работающих двигателях 11, наряду с несущим винтом 4, будут создавать пропульсивную силу.

Одновременно с поворотом кольцевых корпусов 10, через муфты сцепления-расцепления 16, находящиеся в сцепленном состоянии при включении электродвигателей 11, вращения передаются на промежуточные редукторы 15, которые связаны с механизмами поворота 17 концевых частей 12 консолей крыла. Механизмы поворота 17 осуществляют подъем концевых частей 12 консолей крыла до горизонтального положения, которое достигается при выключении двигателя 13. При отключенной по команде экипажа муфте сцепления-расцепления 16 существует возможность управления положением воздушных винтов 9 независимо от положения концевых частей 12 консолей крыла.

В аварийной ситуации, при отказе силовой установки 7 или несущего винта 4, возможно использовать положение дополнительных воздушных винтов 9 и концевых частей 12 консолей крыла, такое же, как и в скоростном горизонтальном полете. Несущий винт 4 будет находиться в режиме авторотации и обеспечивать подъемную силу вместе с левой 2 и правой 3 консолями крыла.

1. Скоростной винтокрыл, содержащий фюзеляж с крылом и хвостовой балкой, несущий и рулевой винты с силовой установкой и два дополнительных воздушных винта, установленные на консолях крыла и снабженные каждый своим двигателем, отличающийся тем, что каждый дополнительный воздушный винт со своим электрическим двигателем установлен в кольцевом корпусе, расположен в сквозном отверстии, выполненном в консоли крыла, и установлен с возможностью поворота для установки оси воздушного винта вертикально или «по полету», в соответствии с выбранным режимом полета, при этом консоли крыла выполнены с поворотными концевыми частями, установленными с возможностью опускания и подъема в исходное положение.

2. Скоростной винтокрыл по п.1, отличающийся тем, что привод поворота каждого дополнительного воздушного винта и поворота соответствующей концевой части консоли крыла включает установленные в полости консоли электрический двигатель, редуктор, выходной вал которого жестко связан с кольцевым корпусом дополнительного воздушного винта, промежуточный редуктор, входной вал которого жестко связан с кольцевым корпусом дополнительного воздушного винта, а выходной вал, через муфту сцепления-расцепления, связан с механизмом поворота концевой части консоли крыла.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области авиации, в частности к способам управления гибридными вертолетами. Способ регулирования скорости движения гибридного вертолета, содержащего, по меньшей мере, один несущий винт и один движительный воздушный винт, снабженный совокупностью лопастей с изменяемым шагом, приводимые во вращение, по меньшей мере, одним двигателем, включает пилотируемый процесс, в котором выработку команд управления заданным значением среднего шага лопастей движительного воздушного винта генерируют при помощи ручного органа управления в зависимости от мощности, потребляемой этим винтом, и корректирующего процесса, в котором команды пилотирования корректируют с учетом, по меньшей мере, одного ограничительного параметра регулирования, связанного со свойствами прочности гибридного вертолета.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям комбинированных летательных аппаратов. Летательный аппарат (1) содержит фюзеляж (2), двигательную установку (10), вращающуюся несущую поверхность (15), снабженную, по меньшей мере, одним несущим винтом (16), крыло (20), содержащее два полукрыла (21, 22), простирающиеся с одной и другой стороны фюзеляжа (2), два тяговых воздушных винта (30), расположенные с одной и другой стороны фюзеляжа и размещенные каждый на полукрыле (21, 22).

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.

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.

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).

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').

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.

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.

Изобретение относится к авиационной технике. .

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкции вертолетов. .

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям силовых установок комбинированных летательных аппаратов. Электромеханическая силовая установка воздушного судна состоит из группы винтов с приводом каждого во вращательное движение через редуктор от электродвигателей, питающихся от электроэнергетической установки большой мощности с одним приводным двигателем внутреннего сгорания. Силовая установка выполнена с возможностью зарядки аккумуляторов и питания электродвигателей маршевых винтов от генераторов, работающих от вращающихся в режиме авторотации горизонтальных воздушных винтов при набегающем скоростном воздушном потоке. Достигается повышение безопасности полетов, снижение затрат на производство и эксплуатацию авиационной техники. 6 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к способам управления летательными аппаратами. Способ управления летательным аппаратом (1), содержащим фюзеляж (2), несущий винт (3), тяговый винт (4) изменяемого шага, два полукрыла (11, 11'), расположенные с одной и другой стороны фюзеляжа (2), горизонтальное оперение (20), оборудованное подвижной поверхностью (21, 21'), силовую установку (5), приводящую во вращение несущий винт (3) и тяговый винт (4), включает определение заданного общего шага и заданного продольного циклического шага, чтобы привести упомянутый летательный аппарат (1) к точке оптимизированной работы упомянутого несущего винта (3) во время устойчивой фазы полета, сохраняя при этом задачу постоянного вертикального состояния, такого как постоянная вертикальная скорость или постоянный угол атаки, и задачу постоянного продольного пространственного положения, соответствующего упомянутой устойчивой фазе полета, регулируют подъемную силу упомянутых полукрыльев (11, 11'), действуя на аэродинамическое средство упомянутого летательного аппарата (1) таким образом, чтобы общий шаг упомянутых лопастей упомянутого несущего винта (3) был равен заданному общему шагу. Достигается снижение рабочей нагрузки пилота посредством автоматического поддержания положения летательного аппарата в пространстве. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям комбинированных летательных аппаратов. Скоростной комбинированный вертолет содержит фюзеляж, состоящий из передней, средней и хвостовой частей, хвостовое оперение, силовую установку, две консоли крыла, несущий винт, рулевой винт, толкающий винт в кольце, трансмиссию, содержащую главный редуктор, редуктор рулевого винта и хвостовой вал. Толкающий винт установлен на хвостовом валу в конце средней части фюзеляжа и его кольцо жестко связано с фюзеляжем. Хвостовая часть фюзеляжа выполнена в виде трубчатого корпуса с опорным силовым кольцом, жестко связанным с кольцом толкающего винта, а сам толкающий винт снабжен автоматом перекоса с управлением общим и циклическим шагом лопастей. Жесткое крепление опорного силового кольца хвостовой части фюзеляжа к кольцу толкающего винта выполнено в виде стержней, а жесткое крепление кольца толкающего винта к средней части фюзеляжа - с помощью обтекаемых крепежных элементов, обеспечивающих спрямление набегающего воздушного потока к толкающему винту. Обеспечивается уменьшение массы скоростного комбинированного вертолета и повышение его маневренных характеристик и скорости полета. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Вертолет содержит фюзеляж, несущий винт, рулевой винт с управлением общим и циклическим шагом, силовую установку, элементы трансмиссии и систему управления. Вал рулевого винта установлен под постоянным углом в горизонтальной плоскости вертолета в диапазоне 50-70 градусов относительно продольной оси вертолета, а механизм управления циклическим шагом рулевого винта выполнен в виде автомата перекоса с управлением по одному каналу с отклонением его кольца на угол, обеспечивающий дополнительное увеличение или уменьшение пропульсивной составляющей вектора тяги рулевого винта. Способ управления одновинтовым вертолетом с использованием рулевого винта для создания дополнительной пропульсивной силы включает установку винта под постоянным заданным углом в горизонтальной плоскости вертолета, значение которого выбирают в диапазоне 50-70 градусов относительно продольной оси вертолета. Управление циклическим шагом рулевого винта осуществляют с помощью автомата перекоса по одному каналу путем отклонения его кольца в обоих направлениях относительно оси вала рулевого винта, соответствующего дополнительному повороту вектора тяги на углы не более 10 градусов. Достигается упрощение перехода с режима висения или малых скоростей на скоростной режим полета. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к конструкциям комбинированных летательных аппаратов. Комбинированный летательный аппарат содержит удлиненный фюзеляж, несущий винт с лопастями для создания подъемной силы и крыльевую часть, выступающую от каждой стороны фюзеляжа. Каждая крыльевая часть установлена на фюзеляже с возможностью поворота вокруг ее продольной оси. Аппарат содержит раскосы, расположенные выше и/или ниже крыльевой части, выполненной стреловидной. Каждый раскос соединен одним концом с фюзеляжем, а другим концом с валом, расположенным на продольной оси поворотного крыла на удалении от фюзеляжа с возможностью поворота вала в этом соединении, условно разделяющим поворотное крыло на внутреннюю и внешнюю части. Внешняя часть поворотного крыла оснащена закрылками, спойлерами и элеронами. Крыльевая часть дополнительно содержит Г-образные консоли, симметрично выступающие от каждой стороны фюзеляжа и расположенные спереди и/или сзади внутренней части поворотного крыла. Каждая Г-образная консоль соединена концевой частью с раскосом и/или с валом, расположенным на продольной оси поворотного крыла, с возможностью поворота вала в этом соединении. Достигается повышение жесткости крепления поворотного крыла. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к авиации. Летательный аппарат содержит фюзеляж, горизонтальное и вертикальное хвостовое оперение, силовую установку, предпочтительно из двух двигателей, обтекаемые горизонтальные балки, шасси, воздушный винт горизонтальной тяги, трансмиссию, а также вращающиеся в противоположных направлениях круглые крылья. Крылья имеют возможность притормаживания вращения любого из них. Каждое крыло имеет радиально расположенные по периметру качающиеся лопасти, которые совершают полный цикл колебания в вертикальной плоскости за один оборот крыла. При функционировании лопастей в плоскости колебания лопасти имеют возможность исключать колебания лопастей и устанавливать их неподвижными в плоскости крыла. Достигается повышение эксплуатационных качеств, уменьшение сложности конструкции. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к конструкциям конвертируемых скоростных вертолетов. Легкий конвертируемый скоростной вертолет (ЛКСВ) выполнен по двухвинтовой несущей схеме, имеет в кормовой части фюзеляжа силовую установку, включающую два двигателя, передающих крутящий момент на задние толкающие винты и несущие передний и задний винты, смонтированные на соответствующих пилонах. ЛКСВ содержит вертикальное оперение, смонтированное под хвостовой балкой, оснащенное амортизационной стойкой заднего колеса трехопорного шасси, главные боковые опоры с передними неубирающимися колесами в концевых обтекателях низкорасположенного крыла. Вертолет выполнен по дупланной схеме с разновеликими крыльями и концепции распределенной тяги разновеликих винтов (РТРВ) и оснащен продольно-поперечной несущей системой по схеме РТРВ-Х2+2. ЛКВС имеет смонтированные на вертикальных пилонах больший и средний винты, соответственно в передней части фюзеляжа и на конце тонкой хвостовой балки, и два меньших винта на поворотных частях заднего крыла. Достигается увеличение полезной нагрузки, весовой отдачи, повышение скорости, высоты и дальности полета. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Наверх