Скоростной комбинированный вертолет



Скоростной комбинированный вертолет
Скоростной комбинированный вертолет
Скоростной комбинированный вертолет

 


Владельцы патента RU 2555086:

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

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.

 

Изобретение относится к винтокрылым летательным аппаратам, а именно к скоростным комбинированным вертолетам.

Известны скоростные комбинированные летательные аппараты, являющиеся гибридом одновинтового вертолета и самолета с неподвижным крылом (патент WO 2005/005250, 2005, «Гибридный вертолет», В64C; патент US 3506219, 1970, «Вертолет с управляющим и толкающим устройством», В64C 27/22). Вертолеты имеют фюзеляж с расположенными на нем крыльями, несущий винт, рулевой винт, хвостовое оперение, тянущий или толкающий пропульсивный воздушный винт (пропеллер) для увеличения скорости полета.

Недостатком аналогов является повышенная опасность травмирования наземного персонала открытым пропульсивным винтом. Другим недостатком являются низкие характеристики маневренности, вызванные удаленным расположением пропульсивного винта от центра масс винтокрыла. Расположение пропульсивного воздушного винта в носовой или хвостовой части фюзеляжа, т.е. на максимальном удалении от центра масс винтокрыла, увеличивает его момент инерции, что снижает характеристики маневренности.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является винтокрыл гибридного типа (патент US 5738301, 1998, «Винтокрыл гибридного типа», В64C 27/82), содержащий фюзеляж, состоящий из передней, средней и хвостовой части с хвостовым оперением, силовую установку, две консоли крыла, несущий винт, рулевой винт, расположенный на конце хвостовой части фюзеляжа, толкающий винт в кольце, расположенный на хвостовой части фюзеляжа за рулевым винтом, трансмиссию, содержащую главный редуктор, редуктор рулевого винта, хвостовой вал, связывающий главный редуктор с толкающим винтом и с редуктором рулевого винта.

Недостатком прототипа является повышенная масса конструкции и низкие характеристики маневренности, вызванные удаленным расположением толкающего винта от центра масс винтокрыла. На максимальной скорости полета мощность, передаваемая хвостовым валом трансмиссии на толкающий двигатель, составляет до 90% мощности, подаваемой на главный редуктор при висении. Это приводит к необходимости усиливать конструкцию трансмиссии и хвостовой части фюзеляжа. Удаленный пропульсивный двигатель значительно нагружает трансмиссию и хвостовую балку продольными силами и скручивающим моментом, что также требует увеличения прочности, а следовательно, и увеличения массы конструкции.

Другим недостатком прототипа является возможное повреждение кольца и лопастей толкающего винта при посадке на авторотации.

Указанные недостатки не позволяют также увеличить диаметр пропульсивного воздушного винта для увеличения скорости полета.

Задачей заявляемого изобретения является уменьшение массы скоростного комбинированного вертолета, повышение его маневренных характеристик, безопасности и скорости полета.

Поставленная задача решена за счет того, что в скоростном комбинированном вертолете, содержащем 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, для достижения целей изобретения толкающий винт установлен на хвостовом валу в конце средней части фюзеляжа и его кольцо жестко связано с фюзеляжем, при этом 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.

При этом 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, а обшивка средней части фюзеляжа имеет со стороны, обращенной к толкающему винту, сужение и/или углубления, предназначенные для обеспечения доступа набегающего воздушного потока к лопастям толкающего винта.

В скоростном комбинированном вертолете главный редуктор соединен с хвостовым валом через промежуточный редуктор, а трубчатый корпус хвостовой части фюзеляжа со стороны, обращенной к толкающему винту, имеет крышку с подшипником для хвостового вала.

Размещение толкающего винта непосредственно перед хвостовой частью фюзеляжа, т.е. значительно ближе к центру масс скоростного комбинированного вертолета, значительно уменьшает его момент инерции, что повышает маневренные характеристики и снижает требования к прочности трансмиссии и хвостовой части фюзеляжа, что приводит к уменьшению массы скоростного винтокрыла. Расположение толкающего винта в кольце и в средней части фюзеляжа обеспечивает безопасность наземного персонала и исключает повреждение толкающего винта при посадке на авторотации, что позволяет увеличить диаметр толкающего винта до размеров, соизмеримых с поперечным сечением самого фюзеляжа и, следовательно, увеличить тягу и скорость полета.

Установка на толкающий винт автомата перекоса с управлением общим и циклическим шагом обеспечивает не только изменение тяги толкающего винта, но и обеспечивает создание составляющей силы тяги в направлении, перпендикулярном хвостовому валу, которая, наряду с рулевым винтом, компенсирует реактивный момент несущего винта, а также позволяет управлять углом тангажа и рыскания скоростного комбинированного вертолета в дополнение к функциям несущего винта. Наличие автомата перекоса также улучшает маневренные характеристики скоростного комбинированного вертолета и позволяет снизить вес хвостовой части фюзеляжа, оперения и рулевого винта.

Наличие промежуточного редуктора позволяет повысить мощность, передаваемую от главного редуктора к толкающему винту через хвостовой вал в скоростном полете, и согласовать оси вращения хвостового вала и высоко расположенного главного редуктора. Жесткое крепление кольца толкающего винта к средней и хвостовой частям фюзеляжа с помощью обтекаемых крепежных элементов, с одной стороны, обеспечивает целостность и жесткость всего фюзеляжа, а с другой стороны, наряду с сужениями и/или углублениями средней части фюзеляжа, свободное протекание воздушного потока через толкающий винт.

Предлагаемые схемные и конструктивные изменения позволяют уменьшить массу скоростного комбинированного вертолета, повысить его маневренные характеристики, безопасность и скорость полета.

Конструкция скоростного комбинированного вертолета поясняется чертежами, где изображено:

на фиг. 1 - скоростной комбинированный вертолет, изометрическая проекция;

на фиг. 2 - скоростной комбинированный вертолет, вид спереди;

на фиг. 3 - скоростной комбинированный вертолет, фрагмент изометрической проекции.

Скоростной комбинированный вертолет содержит фюзеляж (фиг. 1 и фиг. 2), состоящий из передней 1, средней 2 и хвостовой 3 частей, вертикальное и горизонтальное хвостовое оперение 4, установленное на хвостовой части 3 для стабилизации и управления скоростным комбинированным вертолетом в полете. В передней части 1 фюзеляжа располагается кабина экипажа и бортовое оборудование. В средней части 2 также размещается бортовое оборудование (на рисунке не показано) и силовая установка 5 (фиг. 1 и фиг. 3). Силовая установка 5 состоит из одного или нескольких газотурбинных двигателей. Две консоли крыла 6 жестко присоединены с двух сторон к средней части 2 фюзеляжа и служат для создания подъемной силы в скоростном полете, а также для внешней подвески различного оборудования. Многолопастный несущий винт 7 расположен над средней частью (фиг. 1 и фиг. 2) и предназначен для создания подъемной и пропульсивной силы. В конце хвостовой части 3 фюзеляжа находятся рулевой винт 8, который может быть заключен в кольцо.

Толкающий винт 9 в кольце 10 размещен между средней 2 и хвостовой 3 частью фюзеляжа. Несущий винт 7, рулевой винт 8 и толкающий винт 9 приводятся в движение силовой установкой 5 с помощью трансмиссии, содержащей (фиг. 3) главный редуктор 11, редуктор рулевого винта 12 (фиг. 1), хвостовой вал 13 и промежуточный редуктор 14. Главный редуктор 11 (см. фиг. 3) соединен с хвостовым валом 13 через промежуточный редуктор 14. Толкающий винт 9 установлен на хвостовом валу 13 в конце средней части 2 фюзеляжа и его кольцо 10 жестко связано с фюзеляжем, при этом хвостовая часть 3 фюзеляжа выполнена в виде трубчатого корпуса с опорным силовым кольцом 15, жестко связанным с кольцом 10, а сам толкающий винт 9 снабжен автоматом перекоса 16 с управлением общим и циклическим шагом лопастей. Трубчатый корпус хвостовой части 3 фюзеляжа со стороны, обращенной к толкающему винту 9, имеет крышку с подшипником (на рисунке не показаны) для хвостового вала 13.

Жесткое крепление опорного силового кольца 15 хвостовой части 3 фюзеляжа к кольцу 10 толкающего винта 9 выполнено в виде стержней 17, а жесткое крепление кольца 10 к средней части 2 фюзеляжа - с помощью обтекаемых крепежных элементов 18, обеспечивающих спрямление набегающего воздушного потока к толкающему винту 8. Обшивка средней части 2 фюзеляжа (фиг. 1) имеет со стороны, обращенной к толкающему винту 9, сужение и/или углубления 19, предназначенные для обеспечения доступа набегающего воздушного потока к лопастям толкающего винта 9.

Скоростной комбинированный вертолет работает следующим образом.

При работающей силовой установке 5 создаваемый ею вращающий момент передается на главный редуктор 11, который осуществляет вращение несущего винта 7 с постоянной скоростью. От главного редуктора 11 вращение, через промежуточный редуктор 14, передается на хвостовой вал 13, который также вращается с постоянной скоростью. Вращение хвостового вала 13 приводит к вращению лопастей толкающего винта 9 и, через редуктор рулевого винта 12, лопастей рулевого винта 8.

В режиме вертикального взлета, посадки и висения лопасти толкающего винта 9, по команде управления общим шагом толкающего винта, с помощью автомата перекоса 16 устанавливаются в положение, обеспечивающее нулевую тягу толкающего винта 9. Управление скоростным комбинированным вертолетом осуществляется как и обычным вертолетом одновинтовой схемы.

В режиме горизонтального полета на автомат перекоса 16 толкающего винта 9 поступают команды управления как общим, так и циклическим шагом лопастей, что приводит к созданию как дополнительной пропульсивной силы, увеличивающей скорость полета, так и боковой составляющей пропульсивной силы, позволяющей разворачивать скоростной комбинированный вертолет относительно центра масс.

В режиме посадки на авторотации толкающий винт 9 продолжает создавать пропульсивную силу, благодаря передаче вращающего момента от несущего винта 7 с помощью трансмиссии, что предоставляет экипажу больше возможности для выбора места аварийной посадки.

1. Скоростной комбинированный вертолет, содержащий 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, отличающийся тем, что толкающий винт установлен на хвостовом валу в конце средней части фюзеляжа и его кольцо жестко связано с фюзеляжем, при этом 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.

2. Скоростной комбинированный вертолет по п. 1, отличающийся тем, что 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.

3. Скоростной комбинированный вертолет по п. 1, отличающийся тем, что обшивка средней части фюзеляжа имеет со стороны, обращенной к толкающему винту, сужение и/или углубления, предназначенные для обеспечения доступа набегающего воздушного потока к лопастям толкающего винта.

4. Скоростной комбинированный вертолет по п. 1, отличающийся тем, что главный редуктор соединен с хвостовым валом через промежуточный редуктор.

5. Скоростной комбинированный вертолет по п. 1, отличающийся тем, что трубчатый корпус хвостовой части фюзеляжа со стороны, обращенной к толкающему винту, имеет крышку с подшипником для хвостового вала.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.
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.

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