АВТОЖИР-КОНВЕРТОПЛАН (ВЕРТОПЛАН) Российский патент 2004 года по МПК B64C27/22 

Предлагаемое изобретение относится к области конструирования летательных аппаратов тяжелее воздуха и направлено на повышение уровня безопасности полетов.

Известные конструкции самолетов с неподвижным крылом при скоростях полета ниже критической срываются в штопор. Поэтому для обеспечения безопасности полета необходим бесштопорный летательный аппарат. Для этого предпринимались многочисленные попытки создания аппаратов нетрадиционных схем, в частности, автожиров-конвертопланов.

Их особенностью является способность преобразовываться из одного летательного аппарата, в другой, а именно, из самолета в автожир и обратно.

Их недостатком является наличие резко отличающихся друг от друга режимов полета, поэтому процесс перехода от одного к другому связан с риском потери устойчивости аппарата и срыву в штопор.

Наиболее близким к заявленному изобретению является американский автожир-конвертоплан "Вертоплейн" НV-2А (см. книгу Бауэрс П. "Летательные аппараты нетрадиционных схем". Москва, "Мир", 1991, с. 228) конструкции Джеральда Херрика, выполненный по биплановой схеме, верхнее крыло которого также являлось ротором автожирного типа.

Недостатком его является возникновение кабрируюшего момента при переходе от режима биплана к автожиру что, вероятно, явилось причиной аварии первого образца этого аппарата (НV-1). Хотя второй его образец НV-2А, имевший существенно меньшее по размерам верхнее крыло, сумел осуществить этот переход, но из-за возникновения ряда других аэродинамических проблем, затруднивших его доводку, работы в этом направлении были прекращены.

Задачи, решаемые изобретением:

- сохранение летных качеств самолета на крейсерских режимах;

- устранение неустойчивости полета при переходе от самолетного режима к режиму автожира;

- посадка со скоростью, ниже самолетной;

- возможность вертикальной аварийной посадки.

Решение поставленных задач достигается тем, что автожир-конвертоплан (вертоплан) при моноплановой схеме содержит на концах крыла роторы с лопастями, тормозными и фиксирующими устройствами, синхронизирующий вал, винт вертикальной тяги с приводом и твердотопливные реактивные замедлители.

На чертеже представлен вертоплан с лопастями роторов, зафиксированными в полетном положении. Фиксация в перпендикулярном положении может использоваться на стоянке.

Вертоплан состоит из фюзеляжа 1, крыла 2 с роторами 3 и 8, тормозных устройств 4 и 7 с фиксаторами, синхронизирующего вала 5 закрылков 6, лопастей 9 роторов, элеронов 10, винта вертикальной тяги 11, хвостового оперения 12, реактивных замедлителей 13 и шасси 14.

Роторы 3 и 8 располагаются на концах крыла в подшипниках и соединены между собой синхронизирующим валом, обеспечивающим их встречное синхронное вращение. Каждый ротор имеет две лопасти симметричного профиля, одна из которых в фиксированном полетном положении находится внутри крыла, а прорези для них закрываются заслонками (не показаны) с приводом от закрылков или индивидуальным. Винт вертикальной тяги 11 был применен на одном из первых вертолетов Г. Берлинера (см. книгу П. Бауэрса, ст. 97), предназначен для управления по тангажу на докритических скоростях, имеет реверсивный электропривод, который включается при крайних положениях штурвала. Реактивные замедлители расположены вдоль бортов фюзеляжа в соответствии с его силовой схемой. Элероны размещены с обеих сторон пилонов мотогондол.

Вертоплан работает следующим образом. Взлет, горизонтальный полет и заход на посадку осуществляются в самолетном режиме. Во время движения по глиссаде производится плавный переход на режим автожира путем снятия с фиксации роторов, достаточно медленного их раскручивания встречным потоком воздуха под контролем тормозной системы с целью предотвращения динамического удара от резкого увеличения подъемной силы крыла из-за возрастания его площади за счет появления ометаемой поверхности лопастей. После снижения скорости до критической, когда работа хвостового оперения становится малоэффективной, включается винт вертикальной тяги сохраняя углы тангажа в нужных пределах. Скорость касания при этом будет значительно ниже самолетной. При аварийной посадке в том же порядке производится уменьшение горизонтальной скорости до нуля и вертикальное снижение (природная аналогия: полет семени клена). При этом стабилизация по крену обеспечивается устойчивым равновесием, по тангажу - винтом вертикальной тяги. При приближении к земле автопилот включает замедлители в порядке, обеспечивающем мягкое касание и полную выработку топливе из них вне зависимости от загрузки аппарата.

Предлагаемое изобретение устраняет следующие недостатки:

- уменьшается момент кабрирования при переходе на режим автожира за счет применения моноплановой схемы;

- уменьшается скорость нарастания подъемной силы за счет применения тормозной системы роторов;

- увеличивается боковая устойчивость за счет применения двухроторной схемы;

- увеличивается продольная устойчивость на докритических скоростях за счет применения винта вертикальной тяги;

- создается возможность мягкой вертикальной посадки за счет применения твердотопливных реактивных замедлителей.

Изобретение относится к комбинированным летательным аппаратам, преимущественно с повышенным уровнем безопасности полета. Предлагаемый летательный аппарат содержит фюзеляж, шасси, двигательную установку, органы управления и крыло с подвижной частью. Эта часть включает в себя два двухлопастных ротора по концам крыла и устройства их фиксации относительно крыла. Данные устройства блокируют вращение роторов в крейсерском самолетном режиме и на стоянке. Предусмотрены также винт вертикальной тяги и твердотопливные замедлители приземления, увеличивающие тягу при посадке с пониженной скоростью. Роторы имеют тормозное устройство, контролирующее их раскрутку при снятии фиксации в переходных режимах. Технический результат изобретения состоит в снижении неустойчивости при переходе от режима самолета к режиму автожира, а также в обеспечении посадки со скоростью ниже самолетной и возможности вертикальной аварийной посадки. 1 ил.

Автожир-конвертоплан, содержащий фюзеляж, шасси, двигательную установку, органы управления, крыло с подвижной частью, включающей в себя двухлопастной ротор с лопастями симметричного профиля и устройство его фиксации относительно крыла, отличающийся тем, что он имеет винт вертикальной тяги и твердотопливные замедлители приземления, а указанная подвижная часть крыла снабжена вторым аналогичным двухлопастным ротором с указанным устройством фиксации, а также тормозным устройством роторов, причем роторы установлены на концах крыла.