Вертолет

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям вертолетов. Вертолет содержит корпус, несущие воздушные винты в передней и задней частях корпуса. Первый винт выполнен с обеспечением возможности продольного перемещения и поперечного наклона его оси относительно корпуса, а второй винт выполнен с обеспечением возможности поперечного перемещения. Перемещение и наклон винтов происходит вместе с двигателями и редукторами. Винты имеют фиксированный шаг. Винты могут быть выполнены соосными противоположно вращающимися. Достигается возможность создания легкого вертолета, обеспечивающего максимальное снижение эксплуатационных расходов. 2 н.п. ф-лы, 7 ил.

 

Заявляемый вертолет относится к авиационной технике, а именно к вертолетам.

Наиболее близким по технической сущности является вертолет с контролируемым перемещением центра тяжести, который содержит корпус, несущий воздушный винт, выполненный с возможностью его продольного перемещения и поперечного наклона относительно корпуса вместе с двигателем и редуктором для его привода. Продольное перемещение винта используется для управления вертолетом по тангажу путем смещения вектора тяги относительно центра масс вертолета, а наклон - для управления креном путем наклона вектора тяги. Использование продольного перемещения винта позволяет расширить возможность балансировки вертолета и смягчить требования к распределению веса полезного груза внутри корпуса. Для управления по курсу предложено использовать дифференциальное изменение коллективного шага системы из двух соосных или перекрещивающихся противоположно вращающихся несущих винтов с помощью устройств, аналогичных автомату перекоса, в котором исключена функция управления циклическим шагом. (См. патент US №6182923, МПК В64С 27/04, В64С 27/32, В64С 27/52, B64D 35/04).

Недостатком данной конструкции является сложность механической конструкции привода соосных винтов и устройства управления коллективным шагом винтов, быстрый износ деталей, что приводит к высоким эксплуатационным расходам и резко снижают надежность конструкции. Также механизмы управления шагом винтов увеличивают трение в системе передачи

Задачей предлагаемого изобретения является создание надежного легкого вертолета с обеспечением возможности уменьшения трения в системе передачи вращающего момента на винты при максимальном снижении эксплуатационных расходов.

Для предлагаемого вертолета используют стандартные системы линейного перемещения, широко применяемые в промышленности. Это системы, в которых используют шарико-винтовую пару или зубчатую рейку с шестерней в комбинации с электрическим сервоприводом. Систему линейного перемещения монтируют на корпусе вертолета и закрепляют на перемещаемой платформе двигатель с редуктором и несущим винтом.

Поставленная задача решается за счет того, что вертолет содержит: корпус, несущие воздушные винты в передней и задней частях корпуса. Первый винт выполнен с обеспечением возможности продольного перемещения и поперечного наклона его оси относительно корпуса, а второй винт выполнен с обеспечение возможности поперечного наклона его оси относительно корпуса. Перемещение и наклон винтов происходит вместе с двигателями и редукторами. Винты имеют фиксированный шаг. Винты могут быть выполнены сдвоенными, соосными, противоположно вращающимися.

Вертолет содержит: корпус, несущие воздушные винты в передней и задней частияхкорпуса. Первый винт выполнен с обеспечением возможности продольного перемещения и поперечного наклона его оси относительно корпуса, а второй винт выполнен с обеспечением возможности поперечного перемещения. Перемещение и наклон винтов происходит вместе с двигателями и редукторами. Винты имеют фиксированный шаг. Винты могут быть выполнены сдвоенными, соосными, противоположно вращающимися.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

На фиг. 1 - вид вертолета сбоку.

На фиг. 2 - вид вертолета спереди со вторым несущим винтом, выполненным с возможностью поперечного перемещения.

На фиг. 3 - вид вертолета сбоку со схемой действия сил, изменяющих тангаж при продольном перемещении несущего винта.

На фиг. 4 - вид вертолета спереди со схемой действия сил, изменяющих крен и курс при поперечном наклоне несущего винта.

На фиг. 5 - вид спереди механизма продольного перемещения и поперечного наклона несущего винта.

На фиг. 6 - вид сбоку механизма продольного перемещения и поперечного наклона несущего винта.

На фиг. 7 - вид вертолета со сдвоенными, соосными противоположно вращающимися винтами спереди.

Вертолет 1 содержит: корпус 2, несущие воздушные винты 3 в передней и задней частях корпуса. Первый винт 4 выполнен с обеспечением возможности продольного перемещения и поперечного наклона его оси относительно корпуса 2. А второй винт 5 выполнен с обеспечением возможности поперечного наклона его оси относительно корпуса 2. Перемещение и наклон винтов 3 происходит вместе с двигателями и редукторами. Винты 3 имеют фиксированный шаг. Винты 3 могут быть выполнены сдвоенными, соосными, противоположно вращающимися 4.1 и 5.1 соответственно. (см. фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)

Вертолет 1 содержит: корпус 2, несущие воздушные винты 3 в передней и задней части корпуса. Первый винт 4 выполнен с обеспечением возможности продольного перемещения и поперечного наклона его оси относительно корпуса 2. А второй винт 5 выполнен с обеспечением возможности поперечного перемещения его оси относительно корпуса 2. Перемещение и наклон винтов 3 происходит вместе с двигателями и редукторами. Винты 3 имеют фиксированный шаг. Винты 3 могут быть выполнены сдвоенными, соосными, противоположно вращающимися 4.1 и 5.1 соответственно. (см. фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)

Реализация линейного перемещения несущих винтов 3, 4, 5, 4.1 и 5.1 показана на фиг. 5, 6. Несущий алюминиевый профиль 6 закрепляют на корпусе 2 с помощью опор 7. Подвижная платформа 8 перемещается по профилю 6 с помощью роликов 9, опирающихся на стальные направляющие 10, закрепленные в профиле 6. На профиле 6 монтируют также зубчатую рейку 11, с ней в сцеплении устанавливают зубчатое колесо 12, закрепленное на платформе 8 и приводимое во вращение электрическим сервоприводом 13. При вращении колеса 12 платформа 8 линейно перемещается вдоль профиля 6. Наклон винтов 3, 4, 5, 4.1 и 5.1 осуществляют с помощью электрического сервопривода 13, поворачивая профиль 6 на осях 14, закрепленных на подшипниках в опорах 7. (см. фиг. 5, 6)

Вертолет работает следующим образом.

Взлет и набор высоты осуществляется путем увеличения мощности двигателей, приложенной к несущим винтам 3, 4, 5, 4.1 и 5.1. Это приводит к увеличению скорости вращения и тяги винтов 3, 4, 5, 4.1 и 5.1, которая становится больше веса вертолета 1, что вызывает его подъем. Соответственно, снижение производится путем уменьшения мощности двигателей. Движение вперед или назад осуществляется путем смещения несущего переднего винта 4 (или обоих винтов) назад или вперед относительно корпуса 2, соответственно. На фиг. 3 показан пример действия сил при смещении несущего винта 4 назад. Такое смещение вызывает смещение линии силы тяги 15 относительно центра масс вертолета 16. В результате возникает плечо 17 пары силы тяги 15 и силы тяжести 18 и соответствующий момент сил, который вызывает наклон корпуса 2 вперед, что в свою очередь приводит к появлению горизонтальной составляющей силы тяги винтов. Движение влево и вправо осуществляется с помощью наклона обоих несущих винтов в соответствующую сторону. При этом важно, что центр 19, относительно которого осуществляется наклон, находится выше центра масс вертолета 16, так что сила тяги 15 винтов создает вращающий момент, стремящийся повернуть корпус 2 в направлении наклона винтов 3, 4, 5, 4.1 и 5.1. На фиг. 4 показан пример действия сил при поперечном наклоне винта. Такой наклон вызывает поворот линии действия силы тяги 15 вокруг центра 19. В результате возникает плечо 17 пары силы тяги 15 и силы тяжести 18 и соответствующий момент сил, который вызывает поперечный наклон корпуса 2. Одновременно возникает горизонтальная поперечная компонента силы тяги 15, которая вызывает поперечное движение корпуса 2 при наклоне винтов 3, 4, 5, 4.1 и 5.1 в одну сторону или вращение корпуса 2 вокруг вертикальной оси (изменение курса) при наклоне переднего и заднего винтов в противоположные стороны. В варианте с поперечно смещаемым задним несущим винтом 5 (фиг. 2) его смещение в левую или правую сторону вдоль направляющей вызывает смещение линии действия силы тяги 15 относительно центра масс вертолета 16. Это приводит к появлению вращающего момента сил и наклону корпуса 2 в противоположную сторону, аналогично действию сил, показанному на фиг. 3. Поворот вокруг вертикальной оси в этом варианте выполняется путем поперечного наклона переднего несущего винта 4. Управление высотой полета осуществляется с помощью изменения мощности двигателей также без использования механизмов изменения шага. Перемещение и наклон винтов 3, 4, 5, 4.1 и 5.1 осуществляют вместе с двигателями и редукторами, приводящими винт во вращение (на фиг. не показано). Для спасения вертолета 1 при отказе двигателя используют баллистическую парашютную систему, которая обеспечивает вытягивание и раскрытие парашюта с помощью твердотопливной ракеты (на фиг. не показано). Такую парашютную систему размещают на корпусе 2 в центре между передним 4 и задним 5 винтами. Прямое соединение несущего винта 3, 4, 5, 4.1 и 5.1 с редуктором и двигателем обеспечивает быструю остановку винта 3, 4, 5, 4.1 и 5.1 за счет компрессии воздуха в заглушенном двигателе, что позволяет быстро привести парашют в действие. Дополнительно ускоряют остановку винта 3, 4, 5, 4.1 и 5.1 с помощью тормоза.

Для реализации изобретения была построена модель вертолета, в которой использованы два несущих винта с фиксированным шагом. Один из винтов выполнен с возможностью продольного линейного перемещения и поперечного наклона, а второй - с возможностью поперечного наклона. В качестве управляющих приводов использованы стандартные рулевые сервомашинки. Преобразование вращательного движения рулевой машинки в возвратно-поступательное движение мотора с закрепленным на его оси воздушным винтом осуществлено с помощью кулисного механизма. Модель прошла успешные летные испытания. В ходе испытаний продемонстрирована управляемость вертолета по всем трем осям управления.

Достигнутые предлагаемым изобретением результаты в наибольшей степени целесообразны для вертолетов малого размера, расширяя возможности их использования. А использование в качестве несущих винтов сдвоенных противоположно вращающихся соосных винтов позволяет увеличить грузоподъемность вертолета, не увеличивая диаметр несущих винтов и мощность двигателей.

Конструкция предлагаемого вертолета проста, экономична и пригодна для массового использования. В вертолете используют простые и доступные детали, что упрощает сборку, эксплуатацию и обслуживание, а в результате приводит к уменьшению эксплуатационных расходов.

Отказ от механизма управления шагом несущих винтов в предлагаемом вертолете позволяет решить задачу уменьшения трения в системе передачи вращающего момента на винты. Использование двух пространственно разнесенных несущих винтов, выполненных с возможностью продольного и поперечного перемещения и поперечного наклона в противоположные стороны, позволяет отказаться от использования механизмов управления шагом винтов, так как предлагаемая конструкция позволяет создать управляющие моменты сил по трем осям за счет изменения положения вектора тяги относительно центра масс вертолета.

Таким образом, поставленная задача выполнена.

1. Вертолет, содержащий корпус, несущий воздушный винт, выполненный с обеспечением возможности продольного перемещения и поперечного наклона его оси относительно корпуса, причем винт выполнен с обеспечением возможности перемещения и наклона вместе с двигателем и редуктором, отличающийся тем, что вертолет дополнительно снабжен вторым несущим винтом, выполненным с обеспечением возможности поперечного перемещения его оси относительно корпуса, причем винты разнесены первый в переднюю, а второй в заднюю части корпуса, оба винта имеют фиксированный шаг.

2. Вертолет, содержащий корпус, несущий воздушный винт, выполненный с обеспечением возможности продольного перемещения и поперечного наклона его оси относительно корпуса, причем винт выполнен с обеспечением возможности перемещения и наклона вместе с двигателем и редуктором, отличающийся тем, что вертолет дополнительно снабжен вторым несущим винтом, выполненным с обеспечением возможности поперечного перемещения его оси относительно корпуса, причем винты разнесены первый в переднюю, а второй в заднюю части корпуса, оба винта имеют фиксированный шаг, при этом винты выполнены сдвоенными соосными противоположно вращающимися.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям вертолетов. Двухвинтовой легкий вертолет содержит фюзеляж с хвостовой балкой, несущие винты, стабилизаторную систему путевого управления.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям многовинтовых летательных аппаратов. Мультикоптер с линейным расположением винтомоторных групп содержит платформу винтомоторных групп из продольных силовых балок - лонжеронов, расположенных вдоль полета.

Квадролет // 2547950
Изобретение относится к авиационной технике, в частности к винтокрылым летательным аппаратам с двумя и более винтами. Квадролет содержит корпус с установленным в нем стационарным полезным оборудованием, четыре средства тяги с несущими винтами, каждое из которых расположено на раме, установленной на соответствующей выносной балке корпуса.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям вертолетов. Многовинтовой вертолет содержит фюзеляж, фермы, шасси, силовую установку, трансмиссию, несущие винты, рулевое управление.

Вертолет // 2499737
Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям вертолетов. Вертолет содержит фюзеляж для размещения пассажиров, четыре комплекта несущих лопастей, двигатель, шасси и систему ручного управления.

Изобретение относится к авиационной технике и может использоваться при создании скоростных летательных аппаратов вертикального взлета и посадки типа конвертоплан на базе подъемонесущей схемы вертолетов с продольным и поперечным расположением несущих винтов.

Вертолет // 2373113
Изобретение относится к вертолетам поперечной схемы. .

Изобретение относится к области авиации. .

Изобретение относится к области авиастроения, а именно к летательным аппаратам вертикального взлета и посадки. Летательный аппарат включает несущую раму пространственной конструкции, сиденье, органы управления, мотоустановки, систему управления, систему дистанционного управления. Базовая несущая рама выполнена с центральной частью и с по меньшей мере двумя периферийными кластерами. Центральная часть и периферийные кластеры рамы выполнены пространственной конструкцией. Каждый периферийный кластер выполнен ферменной конструкцией по меньшей мере из трех однотипных сегментов, соединенных между собой. Внутри каждого сегмента размещена мотоустановка, содержащая как минимум один двигатель и как минимум один пропеллер горизонтального вращения. Использование изобретения позволяет повысить отказоустойчивость и безопасность, улучшить ремонтопригодность летательного аппарата вертикального взлета и посадки. 23 з.п. ф-лы, 12 ил.
Изобретение относится к области авиации, в частности к способам доставки грузов и к конструкциям винтокрылых летательных аппаратов. Способ перемещения грузов летательным аппаратом включает сборку летательного аппарата из отдельных модулей - летательных аппаратов, соединяемых между собой при помощи жесткой или гибкой связи. При этом каждый летательный аппарат содержит корпус, двигатель, несущие узлы, винты движения. Корпус состоит из двух оболочек, расположенных одна внутри другой с промежутком, образующим ресивер сжатого воздуха. Несущие узлы состоят из двух винтов, создающих тягу в противоположных направлениях, с приводом от силового вала через сцепление. Несущие винты и винты движения выполнены с возможностью изменения направления и скорости вращения и с возможностью привода от сжатого воздуха. Летательный аппарат выполнен с возможностью соединения с другими летательными аппаратами посредством жесткой или гибкой связи. Достигается повышение устойчивости и маневренности летательного аппарата при перемещении грузов.

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к беспилотным и управляемым летательным аппаратам транспортного типа с возможностью вертикального взлета и посадки, выполненных на базе квадрокоптера. Мобильная авиационная система включает летательный аппарат, имеющий связанные с корпусом горизонтально расположенные лопастные роторы с автономным приводом их вращения, систему дистанционного управления, и средство транспортировки летательного аппарата. Летательный аппарат выполнен складным, лопастные роторы установлены на поворотных телескопических рычагах, выполненных из композитных материалов. Средство транспортировки аппарата выполнено в виде тягача, оснащенного средствами сборки летательного аппарата. Приводы вращения лопастных роторов летательного аппарата выполнены в виде авиационных двигателей с генераторами. Корпус летательного аппарата выполнен в виде рамы и снабжен радаром, скорострельной пушкой с системой наведения. Достигается возможность создания многоцелевых боевых систем с гибридными беспилотными летательными аппаратами вертикального взлета и посадки. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 25 ил.

Изобретение относится к области авиастроения, а именно к конструкциям летательных аппаратов вертикального взлета и посадки. Летательный аппарат включает базовую несущую раму пространственной конструкции, сиденье, кабину, органы управления, мотоустановки, систему управления, систему дистанционного управления. Базовая несущая рама выполнена с центральной частью и с двумя периферийными кластерами справа и слева по полету, причем периферийные кластеры могут складываться вверх, вниз или задвигаться под центральную часть. Центральная часть и периферийные кластеры рамы выполнены пространственной конструкцией. Каждый периферийный кластер выполнен по меньшей мере из трех однотипных секций, соединенных между собой. Внутри каждой секции размещена мотоустановка, содержащая как минимум один двигатель и как минимум один пропеллер горизонтального вращения. Достигается повышение отказоустойчивости, безопасности и ремонтопригодности летательного аппарата вертикального взлета и посадки. 23 з.п. ф-лы, 34 ил.

Изобретение относится к авиационной технике. Оно представляет собой транспортную систему, включающую летательный аппарат с корпусом и движителями вертикального и горизонтального перемещения и наземные средства обеспечения с направляющим приспособлением. Движители вертикального перемещения выполнены в виде маршевых горизонтально расположенных лопастей с приводом от электродвигателей. Движители горизонтального перемещения выполнены в виде вертикально расположенных тяговых лопастей с приводом от электродвигателей. Направляющее приспособление транспортной системы выполнено в виде троллея с токопроводящей шиной и опорной тележкой. Летательный аппарат снабжен шарнирно установленной тягой, связанной с опорной тележкой. Троллей выполнен трехреберным и расположен на опорах, при этом он включает два параллельных рельса с двумя контактными поверхностями. Рельсы связаны гофробалками между собой, а также с нижним ребром троллея, при этом токопроводящая шина установлена как минимум под одним из рельсов. В результате повышается надежность и эксплуатационные характеристики летательных аппаратов, расширяются их технические возможности. 8 н. и 1 з.п. ф-лы, 56 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям аппаратов вертикального взлета и посадки, используемых для транспортировки негабаритных грузов в качестве летающего грузоподъемного крана. Многовинтовой вертолет с комбинированным приводом несущих винтов содержит фюзеляж с размещенной в нем силовой установкой, несущий верхнерасположенный воздушный винт и воздушный винт компенсации реактивного момента, расположенный на конце хвостовой балки. К фюзеляжу на четырех крестообразно расположенных внешних консолях присоединены четыре несущих винта с реактивным приводом. Реактивный привод несущих винтов осуществляется с помощью двигателей, установленных на концах их лопастей, с принудительной подачей в них компонентов топлива. Обеспечивается повышение летно-технических характеристик летательного аппарата с реактивным приводом несущих винтов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям амфибийных летательных аппаратов. Скоростной синхрокоптер-амфибия (ССКА) имеет двухвинтовую схему с близко расположенными перекрещивающимися винтами и силовую установку с двигателем, передающим крутящий момент через главный редуктор и валы на несущие винты, смонтированные на пилонах фюзеляжа, вертикальное оперение со стабилизатором и неубирающееся колесное шасси. ССКА выполнен с движительно-рулевой системой в продольной схеме с перекрещивающимися чашеобразными несущими винтами. Двухлопастные несущие винты смонтированы на выходных валах главного редуктора в профилированных обтекателях. Передний несущий винт наклонен на угол αп=5° вперед по полету. Два тяговых винта в консольных кольцевых каналах (ККК), размещенных на внутренних секциях высокорасположенного крыла, создают управляющие моменты и маршевую тягу. Высокорасположенное крыло выполнено с отрицательным углом поперечного V, снабжено внешними отклоняемыми вниз герметизированными секциями, смонтированными по внешним бортам ККК и оснащенными по всему их размаху флапперонами и поплавками. Обеспечиваются снижение потребной мощности на управление по крену и курсу при висении, исключение наклона вниз лопастей винтов и их законцовок. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям вертолетов. Вертолет содержит корпус, несущие воздушные винты в передней и задней частях корпуса. Первый винт выполнен с обеспечением возможности продольного перемещения и поперечного наклона его оси относительно корпуса, а второй винт выполнен с обеспечением возможности поперечного перемещения. Перемещение и наклон винтов происходит вместе с двигателями и редукторами. Винты имеют фиксированный шаг. Винты могут быть выполнены соосными противоположно вращающимися. Достигается возможность создания легкого вертолета, обеспечивающего максимальное снижение эксплуатационных расходов. 2 н.п. ф-лы, 7 ил.

Наверх