ВЕРТОЛЁТ Российский патент 2004 года по МПК B64C27/04 B64D33/00 

Изобретение относится к области авиационной техники и может быть использовано в конструкциях винтокрылых летательных аппаратов.

Известен вертолет Ми-8МТВ, содержащий фюзеляж, топливную систему, основную и вспомогательную силовые установки. В состав вспомогательной силовой установки входит газотурбинный двигатель АИ-9В с автономной масляной системой, системой запуска и турбокомпрессор. Двигатель АИ-9В предназначен для питания сжатым воздухом систем запуска двигателей основной силовой установки, питания бортовой сети вертолета постоянным током на земле и в полете при отказе основных генераторов. Двигатель АИ-9В включает воздухозаборник с ресивером и выходное сопло, выходящее за капот, совмещенный стартер-генератор. Воздухозаборник образован стенками маслобака кольцевого типа. Сжатый воздух от компрессора подается в кольцевой ресивер, из которого воздух отбирается для раскрутки воздушного стартера при запуске основных двигателей. Двигатель АИ-9В установлен на кронштейнах и закрыт капотом, а подкапотное пространство его разделено противопожарной перегородкой на отсеки для вспомогательной силовой установки и гидроагрегатов. (Кн. Вертолет Ми-8МТВ/ В.А. Данилов, В.М. Занько, Н.П. Калинин, А.И. Кривко. - М.: Транспорт, 1995. - C. 48-171). Данный аналог принят за прототип.

Недостатком известного технического решения, принятого за прототип, является небольшая высота запуска двигателей основной силовой установки вертолета (не более 4000 м), что не обеспечивает безопасность полетов, например, в горных условиях эксплуатации, и отсутствие вентиляции в отсеке вспомогательной силовой установки, которое приводит к сокращению длительности работы двигателя до 0,5 часа из-за преждевременного нагрева, что повышает опасность полета при аварийном отказе работы двигателей основной силовой установки.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение безопасности полетов в горных условиях эксплуатации за счет увеличения высоты запуска двигателей основной силовой установки вертолета до 6000 м и увеличение времени аварийного полета на работающем двигателе вспомогательной силовой установки.

Техническим результатом, достигаемым при реализации заявленного изобретения, является расширение эксплуатационных возможностей и улучшение летно-технических характеристик вертолета за счет увеличения в 1,5 раза высоты запуска двигателей основной силовой установки и длительности работы двигателя вспомогательной силовой установки до 6,0 часов.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном вертолете, содержащем фюзеляж, топливную систему, основную и вспомогательную силовые установки, последняя включает двигатель, турбокомпрессор, электростартер, генератор, воздухозаборник, ресивер и выхлопной патрубок, выходящий за капот, при этом двигатель установлен на кронштейнах, а подкапотное пространство разделено противопожарной перегородкой на отсеки для вспомогательной силовой установки и гидроагрегатов, согласно предложенному техническому решению:
1) на нем установлена вспомогательная силовая установка со встроенными в нее независимо друг от друга топливно-масляным теплообменником, стартером и генератором, для охлаждения последнего в отсеке вспомогательной силовой установки выполнен дополнительный воздухозаборник, а на выходе системы охлаждения генератора установлен патрубок отвода воздуха в отсек вспомогательной силовой установки, выхлопной патрубок двигателя выполнен коаксиальной парой труб, межтрубный канал которой сообщен с отсеком вспомогательной силовой установки и наружная труба выступает за конец выхлопного патрубка, при этом вход нагреваемой среды в теплообменник соединен с выходом топливного насоса расходного бака, а выход - с магистралью дренажа топливных баков;
2) двигатель вспомогательной силовой установки закреплен на кронштейнах с помощью пары тяг и серьги;
3) дополнительный воздухозаборник выполнен коробчатой формы с жалюзи на капоте и образован противопожарной перегородкой с одной стороны и с другой - стенкой ресивера, последний выполнен в виде кармана и имеет отверстие, сообщающееся с воздухозаборником двигателя вспомогательной силовой установки;
4) воздухозаборник двигателя соединен с ресивером герметично посредством подвижной рамки.

Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности "новизна".

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками из заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображен двигатель вспомогательной силовой установки вертолета, вид по полету; на фиг.2 - то же, разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - капот вспомогательной силовой установки, вид Б на фиг.1; на фиг.4 - подвижная рамка, вид В на фиг.2; на фиг.5 - узел установки подвижной рамки, сечение Г-Г на фиг. 4; на фиг.6 - схема подключения топливно-масляного теплообменника к топливной системе вертолета.

Предлагаемый вертолет содержит фюзеляж, топливную систему, основную силовую установку и вспомогательную силовую установку, например Safir-5K/G, последняя включает в себя турбокомпрессор и двигатель 1, в который встроены независимо друг от друга топливно-масляный теплообменник, расположенный в маслобаке 2, электростартер, генератор 3, воздухозаборник, ресивер и выхлопной патрубок 4 для отвода газов в атмосферу, выходящий за капот 5, образующий подкапотное пространство, последнее разделено противопожарной перегородкой на отсеки 6 для вспомогательной силовой установки и гидроагрегатов (условно не показан). Выхлопной патрубок 4 выполнен коаксиальной парой труб, наружная труба 7 которой закреплена на капоте 5, а конец ее расположен за пределами выхлопного патрубка 4, образуя эжектор, межтрубный канал 8 которого сообщен с отсеком 6 (фиг.1). Для охлаждения генератора 3 в отсеке 6 выполнен дополнительный воздухозаборник 9, а на выходе системы охлаждения генератора 3 установлен патрубок 10 для отвода воздуха в отсек 6. Двигатель 1 закреплен на кронштейнах 11, установленных на силовой панели 12 хвостового отсека фюзеляжа с помощью пары тяг 13 и серьги 14 (фиг.2). На входе в ресивер 15 установлена сетка 16 для защиты турбокомпрессора от посторонних предметов. В капоте 5 выполнены жалюзи 17 для подвода охлаждающего воздуха к генератору 3 (фиг.3). Дополнительный воздухозаборник 9 выполнен коробчатой формы и образован противопожарной перегородкой 18 с одной стороны и с другой - стенкой 19 ресивера 15, последний выполнен в виде кармана и имеет прямоугольное отверстие 20, сообщающееся с воздухозаборником 21 двигателя 1 (фиг. 4). Воздухозаборник 21 сообщается с ресивером 15 через отверстие 20 посредством подвижной рамки 22 с уплотнением из резинового профиля 23, закрепляемой на стенке 19 шпильками 24 и барашковыми гайками 25 с помощью мягких втулок 26 (фиг. 5). Топливно-масляный теплообменник 27 соединен входом 28 нагреваемой среды с выходом 29 топливного насоса 30 расходного бака 31, а выходом 32 - с магистралью дренажа 33 топливных баков 34 и 35, а вход 36 и выход 37 охлаждаемой среды соединены с маслосистемой двигателя (фиг.6).

Вертолет работает следующим образом.

Запуск двигателей основной силовой установки осуществляется наддувом воздуха от турбокомпрессора вспомогательной силовой установки Safir-5K/G, а последняя запускается с помощью электростартера на двигателе 1 от аккумуляторов на вертолете или от аэродромной электросети. Для работы двигателя 1 воздух из атмосферы поступает через сетку 16, ресивер 15, прямоугольное отверстие 20 в рамке 22 в воздухозаборник 21 двигателя 1, в который топливо поступает из расходного бака 31 с помощью топливного насоса 30 по трубопроводу 29. Отвод отработанного газа из двигателя за пределы капота 5 осуществляется выхлопным патрубком 4, образующим совместно с трубой 7 коаксиальную пару труб, через межтрубный канал 8 которой отсасывается воздух из отсека 6 в подкапотном пространстве, нагретый двигателем 1 вспомогательной силовой установки. Одновременно из атмосферы воздух поступает в систему охлаждения генератора 3 через жалюзи 17 и воздухозаборник 9, из которой воздух через патрубок 10 отводится в отсек 6 вспомогательной силовой установки, усиливая тем самым вентиляцию отсека для охлаждения двигателя 1. Регулирование положения двигателя 1 в отсеке 6 подкапотного пространства осуществляется с помощью тяг 13 и серьги 14 на кронштейнах 11. При этом масло в системе двигателя 1 охлаждается с помощью топлива в топливно-масляном теплообменнике 27, для чего топливо подается топливным насосом 30 из расходного бака 31 по трубопроводу 29 на вход 28 нагреваемой среды топливно-масляного теплообменника с выходом 32 в магистраль дренажа 33 топливных баков 34 и 35, а вход 36 и выход 37 охлаждаемой среды масляно-топливного теплообменника 27 соединены с маслосистемой двигателя.

Предложенная конструкция вертолета позволяет увеличить высоту запуска двигателей основной силовой установки до 6000 м и продолжительность аварийного полета на двигателе вспомогательной силовой установки до 6 часов.

На предложенный вертолет разработана конструкторская документация, изготовлен опытный образец, который испытан в горных условиях.

Изобретение относится к области авиационной техники и может быть использовано в конструкциях винтокрылых летательных аппаратов. На вертолете установлена вспомогательная силовая установка (ВСУ) со встроенными в нее независимо друг от друга топливно-масляным теплообменником, электростартером и генератором. Для охлаждения генератора в отсеке ВСУ выполнен дополнительный воздухозаборник, на выходе системы охлаждения установлен патрубок отвода воздуха в отсек вспомогательной установки. Выхлопной патрубок двигателя совместно с наружной трубой образует коаксиальную пару труб, причем наружная труба закреплена на капоте и выступает за конец выхлопного патрубка, образуя эжектор, межтрубный канал которого сообщен с отсеком ВСУ. Вход и выход охлаждаемого масла топливно-масляного теплообменника соединены с маслосистемой двигателя, а топливо подается на соответствующий вход теплообменника топливным насосом из расходного бака по трубопроводу, при этом выход нагретого топлива соединен с магистралью дренажа топливных баков. Двигатель может быть закреплен на кронштейнах с помощью пары тяг и серьги, дополнительный воздухозаборник выполнен коробчатой формы с жалюзи на капоте и образован противопожарной перегородкой с одной стороны и с другой - стенкой ресивера, причем последний может иметь отверстие, сообщающееся с воздухозаборником двигателя ВСУ. Изобретение позволяет повысить безопасность полетов в горных условиях эксплуатации за счет увеличения высоты запуска двигателей основной силовой установки вертолета и увеличить время аварийного полета на работающем двигателе ВСУ. 3 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Вертолет, содержащий фюзеляж, топливную систему, основную и вспомогательную силовые установки, последняя включает двигатель, турбокомпрессор, электростартер, генератор, воздухозаборник, ресивер и выхлопной патрубок, выходящий за капот фюзеляжа, при этом двигатель установлен на кронштейнах, а подкапотное пространство разделено противопожарной перегородкой на отсеки для вспомогательной силовой установки и гидроагрегатов, отличающийся тем, что во вспомогательную силовую установку встроен топливно-масляный теплообменник, электростартер и генератор выполнены независимо друг от друга, при этом для охлаждения генератора в отсеке вспомогательной силовой установки выполнен дополнительный воздухозаборник, на выходе системы охлаждения генератора установлен патрубок отвода воздуха в отсек вспомогательной установки, выхлопной патрубок двигателя совместно с наружной трубой образует коаксиальную пару труб, причем наружная труба закреплена на капоте и выступает за конец выхлопного патрубка, образуя эжектор, межтрубный канал которого сообщен с отсеком вспомогательной силовой установки, причем вход и выход охлаждаемого масла топливно-масляного теплообменника соединены с маслосистемой двигателя, а топливо подается на соответствующий вход теплообменника топливным насосом из расходного бака по трубопроводу, при этом выход нагретого топлива соединен с магистралью дренажа топливных баков.2. Вертолет по п.1, отличающийся тем, что двигатель вспомогательной силовой установки закреплен на кронштейнах с помощью пары тяг и серьги.3. Вертолет по п.1, отличающийся тем, что дополнительный воздухозаборник выполнен коробчатой формы с жалюзи на капоте и образован противопожарной перегородкой с одной стороны и с другой - стенкой ресивера, причем последний имеет отверстие, сообщающееся с воздухозаборником двигателя вспомогательной силовой установки.4. Вертолет по п.3, отличающийся тем, что воздухозаборник двигателя соединен с ресивером герметично посредством рамки, установленной с уплотнением на стенке ресивера с помощью мягких втулок.