ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ С ВЕРТИКАЛЬНЫМ ВЗЛЕТОМ И ПОСАДКОЙ Российский патент 1999 года по МПК B64C29/00 B64C27/28 

Описание патента на изобретение RU2132289C1

Изобретение относится к области самолетостроения, в частности к строительству самолетов с вертикальным взлетом и посадкой.

Известен летательный аппарат с вертикальным взлетом и посадкой, содержащий фюзеляж с кабиной пилотов и пассажиров, шасси, основные шасси, вертикальное оперение и горизонтальное оперение, центроплан и два крыла, которые выполнены в виде пилонов, на которых расположены мотогондолы с двигателями (заявка EP, 0416590, 1990, B 64 C 29/00).

Аппарат имеет вид обыкновенного самолета с крыльями, стабилизаторами и рулями, включающего в себя также все элементы вертолета, винты большого диаметра, автоматы перекоса и мощные редукторы.

Такая конструкция имеет недостатки, присущие как самолету, так и вертолету. Самолету нужны крылья, рули и стабилизаторы для создания соответственно подъемной силы, управляемости и устойчивости, причем чем меньше скорость самолета, тем больше должна быть площадь крыльев и оперения. На значительных скоростях большие крылья и оперение не только не несут своей полезной функции, но и приобретают очень вредное свойство - создают большое лобовое сопротивление (площадь "миделя"). В конечном итоге это значительно снижает скорость полета и увеличивает расход топлива. Из этого следует, что большие по площади крылья и оперение нужны самолету только на малых скоростях, т.е. при взлете и посадке. Недостатком, унаследованным от вертолета, является большой диаметр винтов, наличие автоматов перекоса и мощных редукторов, что значительно утяжеляет конструкцию.

Задачей изобретения является следующее: во-первых, снизить лобовое сопротивление (площадь "миделя") самолета, что значительно увеличит скорость, экономичность, а следовательно, и дальность полета, во-вторых, снизить собственный вес конструкции, что увеличит грузоподъемность аппарата, в-третьих, упростить механизм уборки шасси, что снизит стоимость самолета.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в летательном аппарате с вертикальным взлетом и посадкой (состоящем из фюзеляжа, двух двигателей с винтами, которые расположены на консолях крыльев, поворачивающихся на 90 - 120o, рулей управления, стабилизаторов и прочего оборудования, присущего всем самолетам) согласно изобретению, во-первых, значительно уменьшены размеры крыльев таким образом, что они преобразовались в пилоны для крепления двигателей и шасси, уменьшены размеры оперения, предложен более обтекаемый фюзеляж, во-вторых, исключены винты малого диаметра (примерно такие же, как на самолетах с обычной схемой взлета и посадки), что позволяет заменить редуктор на более легкий, в-третьих, узлы основных шасси располагаются в задней части мотогондол таким образом, что они разворачиваются и становятся по полету вместе с двигателями, что позволит исключить из конструкции механизм уборки шасси. В конструкцию введены дополнительные узлы управления.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 - общий вид летательного аппарата с турбовинтовыми двигателями; на фиг. 2 - вид сверху по фиг. 1; на фиг. 3 - вид спереди по фиг. 1; на фиг. 4 общий вид летательного аппарата с турбореактивными двигателями; на фиг. 5 - вид сверху по фиг. 4; на фиг. 6 - вид спереди по фиг. 4; на фиг. 7 - летательный аппарат в горизонтальном полете; на фиг. 8 - летательный аппарат при вертикальном взлете.

Летательный аппарат с вертикальным взлетом и посадкой (фиг. 1 - 3), содержит обтекаемый фюзеляж 1 с кабиной пилотов и пассажиров, два двигателя 2 с винтами, помещенные на консолях крыльев-пилонов, имеющих очень маленькую площадь "миделя". Мотогондолы с двигателями 3, шасси 4, и крылья жестко связаны центропланом, который поворачивается вокруг поперечной оси самолета на угол 90 - 120o, т.е. мотогондола может отклоняться назад от вертикальной оси самолета на угол до 30o. Это позволит создать такое посадочное положение, при котором нос самолета будет опущен вниз, что позволит улучшить обзор пилоту из кабины, а в итоге создать более обтекаемый фонарь. С этой же целью и шасси 4 установлены таким образом, что и на стоянке нос самолета опущен вниз. Шасси 4 выполнены в одном блоке с двигателем 2 и мотогондолой и спрятаны в общий обтекатель. Центроплан состоит из переднего 3 и заднего 13 лонжеронов (показаны пунктиром). Передний лонжерон 3 имеет форму цилиндра, проходит внутри фюзеляжа 1 и является осью вращения центроплана с закрепленными на нем крыльями-пилонами, двигателями 2 и шасси 4. Внутри цилиндра проходит трансмиссия, тяги управления и электропроводка. Задний лонжерон 13 заключен в обтекатель и в самолетном режиме полета прячется в специальную нишу 14 в нижней части фюзеляжа 1. Между передним 3 и задним 13 лонжеронами выполнено окно 15, которое предназначено для того, чтобы при разгоне в переходном режиме полета за центропланом не создавалась разряженная турбулентная зона. Для разворота центроплана относительно фюзеляжа 2 служат два привода 16. Приводы могут быть либо гидравлическими, либо электрическими с червячной передачей. Горизонтальное оперение 5 установлено в задней части фюзеляжа 1 и служит рулем высоты. Вертикальное оперение 6 находится в хвостовой части и имеет двустороннюю схему, служит рулем поворота. Вертикальное и горизонтальное оперения выполнены цельноповоротными. Для управления по крену служат элероны 7. В связи с тем что на малых скоростях, на взлете и посадке эффективность рулей высоты и направлениях будет незначительна, предусмотрена струйная система управления, сопла которой расположены в хвостовой части самолета.

Левый и правый редукторы связаны между собой трансмиссионным валом 10.

На фиг. 4 - 6 представлен вариант сверхзвукового самолета с реактивными двигателями. Для обеспечения безопасности у турбореактивного самолета с вертикальным взлетом и посадкой должно быть не менее 4-х двигателей, чтобы при отказе одного или двух непарных двигателей самолет мог совершить безопасную посадку. Для обеспечения устойчивости на режиме висения двигатели установлены так, чтобы сопла были выше центра тяжести самолета. Крылья-пилоны выполнены неподвижными, а разворачиваются относительно фюзеляжа только двигатели и шасси. Тележка шасси в горизонтальном полете прячется в колпак-обтекатель 17. Во всем остальном конструкция этого аппарата аналогична самолету, представленному на фиг. 1 - 3.

Полет и управление летательного аппарата с вертикальным взлетом и посадкой осуществляется следующим образом.

На этапе взлета и посадки крылья-пилоны вместе с мотогондолами и винтами направлены вверх и развернуты немного назад, примерно на 10 - 15o. Таким образом, нос будет опущен вниз и у пилота будет хороший обзор из кабины. На этом этапе полета аппарат будет вести себя как вертолет. Управление к крену осуществляется увеличением шага винта на одном двигателе и уменьшением на другом. Разворот вокруг вертикальной оси и управление по тангажу осуществляется с помощью струйной системы. Все вышеперечисленное позволяет устранить из конструкции автомат перекоса винта.

По мере разгона центроплан вместе с крыльями, мотогондолами, винтами и основными шасси постепенно разворачивается вперед по полету. С нарастанием скорости возрастает эффективность оперения и аппарат переходит в самолетный режим полета.

Изображенная на фиг. 1 - 8 конструкция представляется наиболее простой и перспективной, но при необходимости она может быть изменена. Вместо низкоплана, например, можно сделать верхнеплан (лонжероны в этом случае меняются местами), горизонтальное оперение разместить в передней части фюзеляжа. Возможен также вариант применения однодвигательной схемы. Двигатель располагается в задней части фюзеляжа 12, привод на винты осуществляется трансмиссионным валом 10. Вариантов изменения конструкции много, но при этом не изменится главный принцип изобретения - обтекаемый самолет с вертикальным взлетом и посадкой, снабженный маленьким крылом и оперением.

Как самолет такой аппарат обладает рядом ценных преимуществ по сравнению с обычным даже самым современным самолетом. Во-первых, значительно снижается площадь "миделя" (на 30 - 40%), вследствие чего увеличивается скорость, экономичность, а значит, и дальность полета. Во-вторых, снижается собственный вес конструкции, следовательно, выше грузоподъемность. В-третьих, такой самолет обладает 100%-ной безопасностью на всех этапах полета, при любых отказах двигателей. При отказе одного двигателя продолжается полет на другом за счет трансмиссионного вала 10, а при отказе обоих двигателей аппарат переводится в вертолетный режим и производит безопасную посадку за счет авторотации винтов (что, конечно, исключается в случае применения реактивной силовой установки). В-четвертых, не требуются взлетно-посадочные полосы, достаточно вертолетной площадки.

Похожие патенты RU2132289C1

название год авторы номер документа
САМОЛЕТ - ЭКРАНОПЛАН МНОГОРЕЖИМНЫЙ 2019
  • Большаков Антон Владимирович
  • Гаврилов Николай Федорович
  • Кондратьев Вячеслав Петрович
  • Проничев Владимир Егорович
RU2719993C1
Беспилотный летательный аппарат вертикального взлёта и посадки и способ его изготовления 2023
  • Вручтель Вильям Маркисович
  • Онуприенко Александр Витальевич
  • Байдеряков Сергей Васильевич
RU2819460C1
ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ 2014
  • Пчентлешев Валерий Туркубеевич
RU2577824C1
ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ 2014
  • Пчентлешев Валерий Туркубеевич
RU2562259C1
ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ 1992
  • Гололобов Л.Г.
  • Иванова Т.С.
RU2023628C1
ВИНТОКРЫЛЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ 2016
  • Юриков Евгений Петрович
  • Андреев Владимир Иванович
RU2662339C2
АЭРОЛЕТ (ВАРИАНТЫ), ЧАСТИ АЭРОЛЕТА, СПОСОБЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АЭРОЛЕТА И ЕГО ЧАСТЕЙ 2010
  • Максимов Николай Иванович
RU2466061C2
ЕДИНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ПРОИЗВОДСТВА ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ "МАКСИНИО": БЕЗАЭРОДРОМНЫЙ САМОЛЕТ (ВАРИАНТЫ), ТУРБОВИНТОВЕНТИЛЯТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, КРЫЛО (ВАРИАНТЫ), СПОСОБ СОЗДАНИЯ ПОДЪЕМНОЙ СИЛЫ И СПОСОБ РАБОТЫ ТУРБОВИНТОВЕНТИЛЯТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ 2010
  • Максимов Николай Иванович
RU2460672C2
КОМБИНИРОВАННЫЙ САМОЛЕТ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ ВИНТОКРЫЛОЙ СХЕМЫ И СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВИНТОКРЫЛОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА В САМОЛЕТНУЮ КОНФИГУРАЦИЮ 1993
  • Говор И.С.
  • Дмитриев М.В.
RU2061625C1
БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ (ВАРИАНТЫ) 2002
  • Каримов А.Х.
  • Тарасов А.З.
  • Соколова А.Н.
  • Филинов В.А.
  • Чуднов А.В.
RU2213024C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 132 289 C1

Реферат патента 1999 года ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ С ВЕРТИКАЛЬНЫМ ВЗЛЕТОМ И ПОСАДКОЙ

Изобретение относится к области самолетостроения. Летательный аппарат содержит фюзеляж с кабиной пилотов и пассажиров, шасси и основные шасси, вертикальное оперение и горизонтальное оперение, центроплан и два крыла, которые выполнены в виде пилонов, на которых расположены мотогондолы с двигателями, причем центроплан имеет передний и задний лонжероны, образующие окно для предотвращения создания разряженной турбулентной зоны. Передний лонжерон имеет форму цилиндра, проходит внутри указанного фюзеляжа и является осью вращения центроплана относительно указанного фюзеляжа с возможностью поворота на угол 90-120o. Крыло жестко связано с центропланом, задний лонжерон заключен в обтекатель. В нижней части указанного фюзеляжа выполнена ниша, предназначенная для уборки указанного обтекателя, а основные шасси расположены в задней части мотогондол так, что они расположены по полету в самолетном режиме полета. Представлены два варианта выполнения - с турбовинтовыми и с реактивными двигателями. Изобретение позволяет снизить лобовое сопротивление, а следовательно, увеличить скорость и дальность полета. 3 з.п.ф-лы, 8 ил.

Формула изобретения RU 2 132 289 C1

1. Летательный аппарат вертикального взлета и посадки, содержащий фюзеляж с кабиной пилотов и пассажиров, шасси и основные шасси, вертикальное оперение и горизонтальное оперение, центроплан и два крыла, которые выполнены в виде пилонов, на которых расположены мотогондолы с двигателями, отличающийся тем, что центроплан имеет передний и задний лонжероны, образующие окно для предотвращения создания разряженной турбулентной зоны, передний лонжерон имеет форму цилиндра, проходит внутри указанного фюзеляжа и является осью вращения центроплана относительно указанного фюзеляжа с возможностью поворота на угол 90 - 120oC, крыло жестко связано с центропланом, задний лонжерон заключен в обтекатель, в нижней части указанного фюзеляжа выполнена ниша, предназначенная для уборки указанного обтекателя, а основные шасси расположены в задней части мотогондол так, что они расположены по полету в самолетном режиме полета. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что двигатели, которые расположены в мотогондолах, выполнены турбовинтовыми с винтами малого диаметра. 3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что вертикальное и горизонтальное оперения выполнены цельноповоротными. 4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что двигатели, которые расположены в мотогондолах, выполнены реактивными.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1999 года RU2132289C1

1972
SU416590A1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ТЕРМОКАТАЛИТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ 0
SU356541A1
US 4784351 A, 15.11.88
ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ 1991
  • Калмыков Николай Михайлович
RU2022881C1

RU 2 132 289 C1

Авторы

Клименко А.Г.

Даты

1999-06-27Публикация

1997-07-25Подача