Беспилотный тяжелый вертолет-самолет - заявка 2017102276 на патент на изобретение в РФ

1. Беспилотный тяжелый вертолет-самолет, имеющий на концах крыла несущие винты с редукторами и двигателями силовой установки (СУ), связанными соединительными валами, которые приводят во вращение пропеллеры и несущие винты, размещенные соответственно спереди гондол двигателей и над последними на пилонах крыла, содержит фюзеляж и хвостовое оперение, отличающийся тем, что он снабжен двумя системами с разновеликими винтами в движительно-рулевой (ДРС) и поперечно-несущей удвоенной (ПНУС) в схеме ГШУС-Х2×2, включающей на законцовках крыльев замкнутой конструкции (КЗК), имеющей при виде сверху ромбовидную конфигурацию, две пары соосных с противоположным вращением двух однолопастных больших винтов, обеспечивающих подъемную силу при выполнении зависания и вертикального или короткого взлета/посадки (ВВП или КВП), и двухвинтовую ДРС-Х2 с тянущими меньшими винтами, смонтированным на консолях V-образного переднего горизонтального оперения (ПГО), имеющего обратную стреловидность по передней кромке и развитые элевоны, для скоростного полета при зафиксированных лопастях-крыльях двух верхних и двух нижних несущих винтов с профилированными противовесами обратного сужения, размещенных соответственно над передними и под задними консолями КЗК, имеющими их размах (Lкр) больше в 1,22 раза, чем два радиуса (Rнв) больших несущих винтов и образующими при виде спереди от плоскости симметрии трапециевидные коробчатые конфигурации соответственно высокорасположенным передним крылом прямой стреловидности (КПС) с положительным углом поперечного V и над ним задним крылом обратной стреловидности (КОС) с отрицательным углом поперечного V, корневые части которого смонтированы по внешним поверхностям вертикального оперения, имеющего в качестве руля направления над верхней поверхностью заднего КОС цельно-поворотную концевую его часть и обратную стреловидность по передней кромке с эллиптической соответствующей задней кромкой, но и обеспечивающими возможность преобразования полетной его конфигурации при выполнении технологии ВВП или КВП с вертолета четырехвинтовой ПНУС-Х2×2 и рулевой ДРС-Х2 соответственно или в скоростной винтокрыл с ДРС-Х2 и четырехвинтовой ПНУС-Х2×2, или в самолет с двухвинтовой ДРС-Х2 при зафиксированных лопастях-крыльях верхних и нижних несущих соосных однолопастных винтов, лопасти которых от законцовок крыльев КЗК вынесены в противоположные стороны и размещены перпендикулярно соответственно от и к плоскости симметрии, увеличивая их площадь и размах на два радиуса несущих винтов, но и обратно, при этом несущие соосные однолопастные нижние и верхние винты, закрепленные на соответствующих выходных валах консольных редукторах, каждый из которых, размещенный на законцовке переднего КПС системы КЗК в каплевидном нижнем обтекателе, имеющем продольную ось параллельно расположенную оси симметрии, снабжен удлиненным верхним валом, выступающая из втулки верхнего несущего винта его часть сцентрирована и установлена соосно с возможностью его вращения совместно с втулкой винта в подшипниковом узле каплевидного верхнего обтекателя заднего большого удлинения КОС, оснащенного внешними флапперонами и внутренними закрылками, образуя высокорасположенный биплан КЗК с передним большого удлинения валовым КПС, обеспечивающим непосредственное управление подъемной силой и имеющим площадь, составляющую 45% от общей площади биплана, оснащено с обратным сужением цельно-поворотным закрылком (ЦПЗ), снабженным возможностью его отклонения вниз на углы 20°, 40° и 75° и преобразующим при максимальном отклонении ЦПЗ переднее КПС в крыло с консолями обратного сужения, создающими в зоне максимальных индуктивных скоростей воздушного потока от соответствующих несущих винтов возможность повышения коэффициента подъемной силы переднего КПС и несущей его способности, особенно, при обдуве его консолей соосными несущими однолопастными винтами, размещенными в полностью симметричной и синхронно-сбалансированной ПНУС-Х2×2 и на поперечной оси, проходящей над центром масс, но и уменьшения при этом на 12% потерь подъемной силы от обдувки его консолей, и препятствования обратному перетеканию воздушного потока, причем ДРС-Х2 с тянущими флюгерно-реверсивными меньшими левым и правым винтами изменяемого шага, имеющими направление вращение верхних их лопастей при виде спереди от соответствующих внешних бортов фюзеляжа и выполненными с жестким креплением их лопастей и без автоматов их перекоса при создании ими маршевой тяги как при горизонтальном скоростном полете, так и прямой и обратной горизонтальной тяги ДРС-Х2 при выполнении ВВП и зависания для поступательного соответствующего перемещения вдоль продольной его оси, но и горизонтальной разнонаправленной и прямой тяги ДРС-Х2 для создания моментов соответственно рыскания и по тангажу при предварительном соответствующем отклонении развитых элевонов ПГО, при этом с целью снижения шума и вибрации конструкции от всех несущих винтов, создающих воздушные потоки, которые не взаимодействуют между левой и правой группой соосных однолопастных винтов, выполненных без управления циклического изменения их шага и с жестким креплением их лопастей и профилированных противовесов, но и создания от всех несущих винтов полной компенсации реактивных крутящих моментов при противоположном направлении вращения между винтами в каждой как левой и правой, так и верхней и нижней их группе, но и одинакового направления вращения в каждой паре противоположно расположенных по высоте несущих винтах, например, при виде сверху левый верхний винт с правым нижним винтом вращаются по часовой стрелке, а правый верхний винт с нижним левым винтом вращаются против часовой стрелки, что обеспечивает устранение гироскопического эффекта и создание более плавного обтекания воздушным потоком от соответствующих винтов соответственно переднего КПС и заднего КОС, причем с целью повышения безопасности и уменьшения аэродинамической интерференции несущих винтов ПНУС-Х2×2 и меньших винтов ДРС-Х2, последние из которых вынесены от грузопассажирского отсека и смонтированы на консолях V-образного ПГО таким образом, что при создании меньшими винтами горизонтальной тяги линия действия пропульсивой их силы размещена при виде спереди между плоскостями вращения верхнего и нижнего соосных несущих винтов, имеющих вращение при виде сверху, при котором наступающая лопасть нижних левого и правого винтов проходили бы над соответствующим бортом фюзеляжа от кормовой к носовой его части, при этом система трансмиссии, включающая наряду с синхронизирующим многоуровневым редуктором, имеющим в направлении полета два нижних обратной V-образности в плане выходных вала для передачи крутящего момента, например, от газотурбинных или турбодизельных двигателей (ГТД или ТДД) к консольным редукторам соосных групп больших несущих винтов на законцовках переднего КПС, снабжен на нижнем уровне третьим выходным продольным валом, соединенным с передним V-образным в поперечной плоскости промежуточным Y-образным в плане редуктором, передающим поперечными валами крутящий момент к передней группе меньших винтов на ПГО, выполнен с возможностью при выполнении ВВП или зависания плавного перераспределения 90% и 10% взлетной мощности СУ соответственно на большие несущие винты ПНУС-Х2×2 и двухвинтовую ДРС-Х2 и оснащен двумя средними входными валами, связанными соединительными валами с ГТД, выполненными для отбора их взлетной мощности с задним выводом вала, каждый из последних, образуя синхронизирующую систему, снабжен муфтами свободного хода, выдающими, отключая от трансмиссии в горизонтальном скоростном полете любой избыточный ГТД и один любой в случае его отказа или оба ГТД при их отказе, управляющий сигнал на автоматическое изменение полетной конфигурации в крылатый автожир или вертолет для аварийной посадки соответственно с авторотирующими или нагруженными левыми и правыми соосными несущими винтами, причем при выполнении ВВП и зависания на двухвинтовую ДРС-Х2 главным редуктором перераспределяется 10% от взлетной мощности СУ, а остальная ее мощность перераспределяется поровну на все соосные несущие винты при удельной нагрузке на мощность СУ равной ρN=3,77 кг/л.с.
2. Беспилотный тяжелый вертолет-самолет по п. 1, отличающийся тем, что упомянутое ПГО выполнено с цельно-поворотными его консолями, изменяющими вектор тяги двухвинтовой движительно-несущей системы (ДНС), причем при выполнении ВВП и зависания главным редуктором на двухвинтовую ДНС-Х2 перераспределяется 20% от взлетной мощности СУ, а остальная ее мощность перераспределяется поровну на упомянутые соосные несущие винты, при этом передние поворотные винты ДНС-Х2 и упомянутые соосные несущие винты задней группы размещены соответственно в направлении полета спереди и сзади от центра масс и имеют соответственно при выполнении ВВП и зависания большее и меньшее расстояния от вертикальных их осей вращения до центра масс, но и возможность преобразования его полетной конфигурации с вертолета шестивинтовой несущей схемы, включающей два поворотных винта ДНС-Х2 и четыре упомянутых соосных несущих винта, в самолет с двухвинтовой ДНС-Х2 при зафиксированных соответствующим образом всех лопастей-крыльев упомянутых соосных несущих винтов и перераспределением главным редуктором 80% от взлетной мощности СУ поровну только на поворотные винты ДНС-Х2, но и обратно, при этом каждая из цельно-поворотных консолей упомянутого ПГО, имеющего раздельные узлы их поворота, создает возможность в вертикальной продольной плоскости синхронного их отклонения с меньшими винтами, располагает размахом, обеспечивающим на режимах ВВП и висения как уменьшение потерь тяги последних, так и вращения без взаимного влияния и их перекрытия с соосными несущими винтами соответственно при создании ими вертикальной и горизонтальной тяги на соответствующих режимах полета или наклонной тяги для выполнения технологии КВП при синфазном их отклонении вверх на угол +45°, причем синфазное и дифференциальное отклонение консолей ПГО от горизонтального положения вверх/вниз на угол +15°/-15° и на угол ±15° на скоростных режимах горизонтального полета создает соответственно продольное и поперечное управление, а при выполнении ВВП и зависания их дифференциальное и синфазное отклонение от вертикального положения вперед/назад на угол ±15° и на угол +15°/-15° обеспечивает соответственно путевое управление и в направлении полета соответствующего поступательного перемещения вперед/назад, обеспечивающего возможность и висения в воздухе, не перемещаясь соответственно при встречном/попутном ветре с одновременным автоматическим обеспечением стабилизации как по угловой скорости тангажа и крена, так и демпфирования изменений высоты полета, при этом при создании двумя винтами ДНС-Х2 подъемной и управляющей силы при выполнении ВВП и зависания, а их наклонное расположение на консолях ПГО отклоняет ось вращения каждого меньшего винта, размещенной параллельно хорде ПГО, к плоскости симметрии во внутрь, что улучшает маневренность, продольную и путевую управляемость, причем упомянутое вертикальное оперение, имеющее прямую стреловидность по задней его кромке и эллиптическую соответствующую переднюю кромку, содержит соответствующие кромки и цельно-поворотной концевой его части.
3. Беспилотный тяжелый вертолет-самолет по п. 2, отличающийся тем, что электрическая СУ, включающая два левых и два правых обратимых электромотора-генератора (ОЭМГ), каждая пара из которых вращательно связанная с соответствующими соосными несущими винтами посредством упомянутых консольных редукторов, смонтированных на упомянутых концевых частях КЗК и, как следствие, упрощается конструкции соединительных валов трансмиссии, связывающих консольные редукторы с главным редуктором, при этом ОЭМГ, имеющие два способа их работы - потреблять электрическую мощность от накопителей и вырабатывать ее для восполнения последних, обеспечивают соответственно при работе всех ОЭМГ в режиме электромоторов как передачу пиковой их мощности на соосные несущие винты для создания подъемной силы при выполнении ВВП или зависания, так и возможность в полетной конфигурации крылатого автожира при авторатации соосных несущих винтов осуществления подзарядки быстро заряжаемых накопителей при работе всех ОЭМГ в режиме ветрогенераторов, причем поворотные винты ДНС-Х2 с их редукторами, каждый их которых вращательно связан упомянутыми поперечными валами трансмиссии с главным редуктором, приводимым, например, ТДД и создающие при выполнении ВВП и зависания как вертикальную подъемную силу, так и необходимые управляющие моменты, но и от левого и правого поворотных винтов, имеющих при виде сверху направления вращения соответственно по часовой и против часовой стрелки, обеспечивают полную компенсацию реактивных крутящих моментов между поворотными винтами, при этом электрическая СУ выполнена по параллельно-последовательной гибридной технологии с системой электропривода, включающей ОЭМГ вращательно связанные с соответствующим соосными несущими винтами, накопители - аккумуляторные быстро перезаряжаемые батареи, преобразователь энергии с блоком управления силовой передачи, подключающим и отключающим ОЭМГ и ТДД, переключающим генерирующую мощность и порядок подзарядки аккумуляторов и снабженной возможностью реализации двух способов работы с внутренним источником энергии - ТДД с генератором, установленными в двигательном отсеке фюзеляжа перед центром масс, при этом ТДД, вращательно связанный с входным валом главного редуктора через коробку передач, которая передает взлетную его мощность на режимах ВВП и зависания только на поворотные винты ДНС-Х2 или перераспределяет крутящий момент как на главный редуктор, имеющий упомянутые поперечные валы трансмиссии, проложенные в упомянутых внутренних секциях ПГО к редукторам поворотных винтов, так и генератор, предназначенный для выработки наравне с ОЭМГ-ветрогенераторами совместной генерирующей электрической мощности при требуемой быстрой подзарядке аккумуляторов с обеспечением необходимых крейсерских режимов его полета в конфигурации крылатого автожира.
4. Беспилотный тяжелый вертолет-самолет по п. 3, отличающийся тем, что для корабельного его базирования упомянутые левая и правая пара соосных несущих винтов снабжены в стояночной конфигурации возможностью после их остановки фиксированного размещения и установки их лопастей параллельно оси симметрии, при этом упомянутая гибридная его электрическая СУ, питаемая от внутреннего или внешнего источника энергии, обеспечивает два способа его функционирования соответственно в конфигурации привязного (для энергозатратного вертикального взлета) или в конфигурации автономного (для горизонтального крейсерского полета) беспилотного тяжелого вертолета-самолета (БТВС), связанного посредством автоматического узла стыковки/расстыковки отрывного его разъема через электроразъем бронированного кабеля со стартово-приемной платформой (СПП), устанавливаемой на транспортном средстве - авианесущем корабле, обеспечивающем его размещение, транспортирование и функционирование при его соответствующем передвижении в транспортно-походной конфигурации на СПП, имеющей электроустановку, работающую от вала отбора мощности двигателя транспортного средства, и/или встроенный дизельный электроагрегат со средствами накопления и подвода электроэнергии гибким кабелем, размотка/намотка которого при вертикальном стартовом взлете обеспечивается барабаном со следящим электроприводом, установленным в энергетическом отсеке СПП, причем после раскладывания концевых частей крыла в полетную конфигурацию, вертикального взлета и при наборе БТВС стартовой высоты в 50 метров, обеспечивается отлет его вбок от СПП с последующим его барражирующим круговым облетом СПП, но и зависанием с последующим переключением электропитания на внутренний его источник при срабатывании средств его целеуказания, то происходит расстыковка и вылет БТВС с отделением от его фюзеляжа гибкого кабеля посредством автоматического узла расстыковки, который имеет пиротолкатель, выбрасывающий парашют для его управляемого спуска на поверхность земли с соответствующей автоматической подмоткой кабеля на барабан СПП.
Наверх