СПОСОБ ДАНИЛИНА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВЕРТОЛЕТА В САМОЛЕТ И ВЕРТОЛЕТ "ВЕДАН" Российский патент 1997 года по МПК B64C27/22 

Изобретение относится к авиационной технике и может использоваться при строительстве летательных аппаратов.

Известен летательный аппарат вертикального взлета и посадки, содержащий фюзеляж, несущий винт, устройство преобразования несущего винта в неподвижное крыло. В самолетном режиме полета несущий винт ЛА фиксируется, преобразуясь в неподвижное крыло стреловидной формы.

Недостаток известного способа преобразования ЛА и его конструкции состоит в том, что механизм преобразования несущего винта в самолетную конфигурацию имеет сложный характер, что обуславливает и сложность управления ЛА в процессе преобразования.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе преобразования вертолета в самолет, заключающемся в остановке несущего винта в полете и последующем размещении его лопастей относительно набегающего потока с возможностью образования на аэродинамических поверхностях лопастей подъемной силы крыла самолета, согласно изобретению для вертолета с двумя несущими соосными винтами производят последовательную остановку винтов, а симметричное расположение их лопастей относительно набегающего потока обеспечивают автоматическим воздействием набегающего потока на каждую лопасть в режиме ее флюгирования с одновременным поворотом лопасти вокруг своей центральной оси в горизонтальной плоскости.

Задача изобретения решается и тем, что вертолет, содержащий фюзеляж, хвостовое оперение, двигатель, редуктор, несущий винт с лопастями и втулкой, систему управления шагом винта, устройство преобразования несущего винта в неподвижное крыло, согласно изобретению снабжен вторым несущим винтом, установленным соосно первому несущему винту, лопасти выполнены в виде стреловидного крыла, а устройство преобразования несущего винта в неподвижное крыло включает радиальные вилки, закрепленные на втулках несущего винта с возможностью свободного поворота вилки вокруг своей продольной оси и кинематически связанные с системой управления шагом винта, при этом лопасти установлены на концах вилок на вертикальных осях вращения, пропущенных через центральную часть лопасти.

Целесообразно оснастить вертолет двумя тандемно расположенными крыльями, укрепленными в носовой и хвостовой частях фюзеляжа, причем по меньшей мере одно из них установить с возможностью свободного поворота вокруг горизонтальной оси.

Вертолет может быть снабжен системой стабилизации, включающей сопла, установленные на концах одного из крыльев и газодинамически связанные с двигателем.

На фиг.1 дан предлагаемый вертолет в самолетной конфигурации; на фиг.2 - винт вертолета (вертолетная конфигурация, вид: сверху). на фиг.3 трансмиссия вертолета.

Вертолет содержит фюзеляж 1, жесткие соосные несущие винты с лопастями 3, выполненные в плане в виде самолетных стреловидных крыльев, в центре которых установлены подшипники 4, расположенные на вертикальных осях 5, которые укреплены со свободой поворота вокруг продольной оси последних. Вилки 6 кинематически соединены с системой управления шагом лопастей 8. Втулки 7 винтов 2 соединены с двигателем 9 через редуктор 10, имеющий обгонную муфту 11. Кинематические цепи 12 привода нижнего и верхнего винтов 2 выполнены раздельными и имеют управляемые муфты сцепления 13.

В носовой и хвостовой частях фюзеляжа 1 тандемно установлены переднее 14 и заднее 15 крылья, причем переднее крыло выполнено с виде отдельных консолей, установленных на горизонтальной оси с возможностью раздельного и дифференциального управления углами установки консолей. Заднее крыло 15 укреплено на фюзеляже 1 неподвижно и на концах оснащено соплами 16 системы газодинамического управления, каналы которой соединены с соплом двигателя 9. В хвостовой части фюзеляжа установлен киль 17 с рулем 18.

Лопасти 3 и крылья 14 и 15 имеют преимущественно несимметричный двояковыпуклый крыловой профиль поперечного сечения.

Двигатель 9 выполнен с регулируемым соотношением отбора механической мощности и мощности реактивной тяги.

Преобразование вертолета в самолет выполняют следующим образом.

При взлете по вертолетному лопасти 3 винтов 2, приводимые двигателем 9 за счет флюгирования, самоустанавливаются центральными своими частями навстречу движению по окружности (положительная стреловидность), вращающий момент передается через обгонную муфту 11 и раздельные кинематические цепи 12 с муфтами сцепления 13. Когда соосные несущие винты 2 создадут необходимую вертикальную силу тяги, вертолет оторвется от земли. При этом почти вся мощность двигателя 9 передается в виде механической на несущие винты 2. В процессе управления перераспределяют мощность двигателя 9, часть которой через реактивную тягу расходуется на горизонтальное ускорение вертолета. С ростом горизонтальной скорости увеличивается подъемная сила крыльев 14 и 15, а при достижении достаточно высокой скорости выключают одну из муфт сцепления, например, верхнего винта 2, который начинает тормозиться. При снижении средней линейной скорости лопасти 3 до величины, меньшей горизонтальной скорости полета, эта лопасть неустойчиво взаимодействием с потоком (явление "обратной" стреловидности) и, флюгируя, поворачивается из неустойчивого положения в противоположное устойчивое положение с прямой стреловидностью по отношению к набегающему потоку, приобретая свойства крыла самолета. Полностью остановившийся несущий винт 2 представляет собой статическую совокупность стреловидных крыльев, в которые превращаются флюгирующие лопасти 3. Далее увеличивая долю реактивной тяги, еще более повышают горизонтальную скорость полета и при достижении ее максимума для вертолетного режима полета останавливают второй несущий винт. После отключения второй муфты сцепления 13 увеличивают реактивную тягу и полностью снимают подачу механической энергии на несущие винты 2. После остановки второго винта все лопасти обоих несущих винтов работают по самолетному типу, что позволяет развивать ЛА скорость большую, чем у вертолета.

Преобразование самолета в вертолет происходит в обратном порядке с постепенным снижением горизонтальной скорости.

Управление полетом в вертолетном режиме осуществляют сменой шага лопастей 3 и системой газодинамического управления с соплами 16, которая также осуществляет компенсацию разворачивающего и опрокидывающего моментов во время преобразования ЛА. При этом для увеличения горизонтальной скорости регулируют реактивную тягу двигателя 9. При достаточных скоростях для путевого управления используют руль 18.

Управление полетом в самолетном режиме осуществляют: на высоких скоростях консолями крыла 14 и рулем 18, на малых скоростях создают действие сопел 16.

Так как крылья 14 и 15 вынесены из зоны формирования струй от несущих винтов 2, воздействие струи на крылья минимально, что повышает устойчивость вертолета на малых горизонтальных скоростях. Устойчивость также улучшается с увеличением возможного верхнего расположения крыльев 14 и 15.

Использование: для расширения функциональных возможностей ЛА. Сущность: для вертолета с двумя несущими соосными винтами производят последовательную остановку винтов, при этом обеспечивают симметричное расположение их лопастей относительно набегающего потока автоматическим воздействием набегающего потока на каждую лопасть в режиме ее флюгирования с одновременным поворотом лопасти вокруг своей центральной оси в горизонтальной плоскости. Вертолет по данному способу содержит два несущих винта, установленные соосно первому несущему винту, лопасти выполнены в виде стреловидного крыла, а устройство преобразования несущего винта в неподвижное крыло включает радиальные вилки, закрепленные на втулках несущего винта с возможностью свободного поворота вилки вокруг своей продольной оси и кинематически связанные с системой управления шагом винта, при этом лопасти установлены на концах вилок на вертикальных осях вращения, пропущенных через центральную часть лопасти. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ преобразования вертолета в самолет, заключающийся в остановке несущего винта в полете и последующем размещении его лопастей относительно набегающего потока с возможностью образования на аэродинамических поверхностях лопастей подъемной силы крыла самолета, отличающийся тем, что для вертолета с двумя несущими соосными винтами производят последовательную остановку винтов, а симметричное расположение их лопастей относительно набегающего потока обеспечивают автоматическим воздействием набегающего потока на каждую лопасть в режиме ее флюгирования с одновременным поворотом лопасти вокруг своей центральной оси в горизонтальной плоскости. 2. Вертолет, содержащий фюзеляж, хвостовое оперение, двигатель, редуктор, несущий винт с лопастями и втулкой, систему управления шагом винта, устройство преобразования несущего винта в неподвижное крыло, отличающийся тем, что он снабжен вторым несущим винтом, установленным соосно первому несущему винту, лопасти выполнены в виде стреловидного крыла, а устройство преобразования несущего винта в неподвижное крыло включает радиальные вилки, закрепленные на втулках несущего винта с возможностью свободного поворота вилки вокруг своей продольной оси и кинематически связанные на концах вилок на вертикальных осях вращения, пропущенных через центральную часть лопасти. 3. Вертолет по п. 2, отличающийся тем, что он снабжен двумя тандемно расположенными крыльями, укрепленными в носовой и хвостовой частях фюзеляжа, причем по меньшей мере одно из них установлено с возможностью свободного поворота вокруг горизонтальной оси. 4. Вертолет по п. 2 или 3, отличающийся тем, что он снабжен системой стабилизации, включающей сопла, установленные на концах одного из крыльев и газодинамически связанные с двигателем.