ТРАНСПОРТНЫЙ ВЕРТОЛЕТ Российский патент 2004 года по МПК B64C27/00 B64C27/06 

Изобретение относится к конструкции вертолета и предназначено для одновинтового транспортного вертолета с грузовой кабиной, имеющей аппарель для погрузки и выгрузки груза.

Известны конструкции транспортных вертолетов, в которых в задней части грузовой кабины фюзеляжа выполнен грузовой люк четырехугольной формы, причем плоскость проема его расположена под углом к горизонтальной плоскости, а на пороге шарнирно установлена аппарель, закрывающая грузовой люк в верхнем положении и касающаяся поверхности посадки вертолета в нижнем положении (патент РФ №2175625, В 64 С 27/00, 2001 и американские вертолеты СН-53, 1972 г. и ЕН-101, 1978 г., см. "JANE'S HELICOPTER MARKETS AHD SYSTEMS, 2001, p.122, р.275).

Известна конструкция люка грузовой кабины вертолета МИ-8 (см. техническое описание "Вертолет МИ-8", книга 2-я. - М.: Машиностроение, 1980, с.18-21, рис.18), в котором плоскость четырехугольного проема грузового люка, образованная двумя наклонными боковыми шпангоутами, а также верхней и нижней балками шпангоутов, также расположена под углом к горизонтальной плоскости. При этом проем грузового люка закрывается боковыми створками, а два трапа выполнены съемными. Створки подвешены на петлях к наклонным боковым шпангоутам проема. В закрытом положении створки создают дополнительный объем грузовой кабины и образуют задний обвод центральной части фюзеляжа.

Конструкция по упомянутому выше Патенту РФ №2175625 (являющаяся ближайшим аналогом) является модификацией грузового вертолета МИ-8, отличающаяся меньшим углом αa наклона проема грузового люка к горизонтальной плоскости и наличием вместо боковых створок - аппарели, шарнирно прикрепленной к нижней балке проема люка.

Недостатком приведенных аналогов вертолетов с грузовой кабиной, снабженной аппарелью, в том числе и описанной в патенте РФ №2175625 конструкции, является возникновение донного сопротивления (часть лобового) вследствие "обрезания" каплевидной формы заднего обвода фюзеляжа плоской аппарелью. Установка относительно плоской аппарели вызывает появление нестабильных вихрей и, как следствие, - дополнительных вибраций на определенных режимах полета.

Отчасти этот недостаток в конструкции по патенту РФ уменьшен за счет уменьшения угла. αa наклона плоскости проема (в сравнении с МИ-8) грузового люка. Однако при этом положение верхней балки проема существенно смещено в направлении концевой балки (к месту сочленения верхней части каплевидных аэродинамических обводов боковых створок вертолета МИ-8). При этом проекция обводов задней части фюзеляжа на горизонтальную плоскость увеличилась по ширине до размера, заданного габаритами грузов (появление боковых "скул"), что привело к значительному увеличению площади обдува фюзеляжа несущим винтом и потерь тяги вертолета на режиме висения.

Кроме того, приведенный небольшой (в сравнении с МИ-8) угол наклона плоскости проема люка увеличивает размеры аппарели и ее вес.

Целью предлагаемого изобретения является улучшение аэродинамических характеристик вертолета за счет более совершенной компоновки заднего люка грузовой кабины.

Поставленная задача решена тем, что в транспортном вертолете, содержащем фюзеляж с кабиной экипажа в носовой части, с грузовой кабиной в центральной части и с хвостовой и концевой балками, а также несущим винтом и хвостовым винтом, причем плоскость проема люка грузовой кабины расположена под углом к горизонтальной плоскости, а внутренний контур проема образован нижней балкой, на которой шарнирно закреплена аппарель, боковыми наклонными боковинами и верхней балкой, смещенной в направлении концевой балки, местоположение верхней балки внутреннего контура проема люка грузовой кабины выбрано из условия соответствия ширины проема, заданной габаритами груза, ширине обводов задней части грузовой кабины фюзеляжа, полученных при условии минимальной площади обдува фюзеляжа несущим винтом.

Угол наклона плоскости проема заднего люка грузовой кабины составляет 25-30°, а по бокам заднего люка установлены спойлеры.

При предлагаемом положении верхней балки проема люка грузовой кабины замена каплевидной формы задней части грузовой кабины на плоскую, связанную с установкой аппарели, не приводит к искажению теоретических обводов задней части грузовой кабины (как это имеет место в конструкции по патенту РФ №2175625, где необходимость расширения обводов под заданную ширину проема люка приводит к появлению боковых "скул"), вызывающему увеличение площади фюзеляжа, обдуваемой несущим винтом, и связанные с этим потери тяги на режиме висения вертолета.

Полученное качество фюзеляжа обусловило ограничение угла наклона проема грузовой кабины до 25-30°, а некоторое увеличение донного сопротивления компенсировано при этом установкой боковых спойлеров. Смещение нижней балки проема грузового люка с осью поворота аппарели в направлении концевой балки обеспечило некоторое удлинение пола грузовой кабины, a уменьшение площади наклонного проема люка обеспечило соответствующее снижение веса аппарели.

Изобретение поясняется чертежами, где изображены:

на фиг.1 - общий вид транспортного вертолета;

на фиг.2 - вид сверху на заднюю часть грузовой кабины;

на фиг.3 - то же, вид сбоку;

на фиг.4 - то же, вид сбоку, со спойлерами;

на фиг.5 - вид по стрелке А, со спойлерами;

на фиг.6 - сечение А-А и на фиг.4;

на фиг.7 - вид по стрелке С.

Одновинтовой транспортный вертолет с хвостовым винтом содержит фюзеляж 1 с кабиной экипажа 2 в носовой части, грузовой кабиной 3 в центральной части, хвостовой балкой 4 и концевой балкой 5. Центральная часть фюзеляжа имеет каркас, состоящий из набора шпангоутов и продольного набора стрингеров, и обшивку. Грузовая кабина 3 имеет сзади грузовой люк 6 с аппарелью 7, выполняющей роль трапа и образующей задний обвод фюзеляжа 1. Проем грузового люка 6 образован наклонными боковинами 8, верхней балкой 9 и нижней балкой 10, входящей в силовой набор пола и на которой при помощи шарнира 11 закреплена аппарель 7. В концевой части грузовой кабины 3 имеется надстройка 12, плавно переходящая в хвостовую балку 4.

Плоскость проема грузового люка 6, к которой примыкает аппарель 7 в закрытом положении, расположена наклонно к горизонтальной плоскости, так что верхняя балка 9 проема смещена в направлении концевой балки 5. Длина верхней балки 9, т.е. ширина проема люка, задана и определяется габаритами грузов, а ее положение выбрано из условия размещения ширины проема внутри теоретических обводов задней части грузовой кабины 3 фюзеляжа, рассчитанных для каплевидной формы, без аппарели, из условия минимальной площади обдува фюзеляжа несущим винтом.

Положение нижней балки 10 определено углом наклона плоскости проема люка 6 грузовой кабины 3 к горизонтальной плоскости, который составляет αb=25-30°. Влияние увеличения угла наклона плоскости проема грузового люка 6 к горизонтальной плоскости на донное сопротивление компенсируется наличием двух клиновидных в сечении спойлеров 13, установленных по бокам грузового люка 6, которые фиксируют точки отрыва вихрей и упорядочивают донное сопротивление, уменьшая вызываемые ими вибрации.

На фиг.2 и 3 показаны обводы задней части фюзеляжа при одинаковых заданных габаритах грузов на примере грузовой кабины вертолета МИ-8:

"а" - теоретические обводы вертолета МИ-8 с каплевидной формой задней части фюзеляжа и при минимальной площади обдува;

"б" - обводы задней части фюзеляжа в соответствии с патентом РФ № 2175625;

"в" - обводы заднем части фюзеляжа заявляемой конструкции.

На фиг.2 видно, что из-за смещения в конструкции по патенту РФ №2175625 верхней балки проема в направлении концевой балки в точку "смыкания" каплевидных боковых створок люка вертолета МИ-В (обводы "а") задняя часть фюзеляжа достраивается, а боковые обводы "б" расширяются до ширины аппарели. При этом у обводов "б" появляются боковые "скулы" 14 (заштриховано), увеличивающие площадь фюзеляжа, обдуваемую несущим винтом. При предлагаемой конструкции обводы "в" практически вписаны, совпадают с каплевидными обводами "а", не увеличивая площадь обдува несущим винтом.

Увеличение угла αb наклона плоскости проема грузового люка 6 (в сравнении с патентом РФ №2175625) позволило получить некоторое удлинение L пола грузовой кабины 3. Применительно к вертолету МИ-8 это удлинение составляет L=500 мм, что позволяет разместить на вертолете дополнительно, например, кресла десантников или оборудование. А соответственное уменьшение площади проема приводит к уменьшению площади и веса аппарели.

Ширина клиновидных спойлеров 13 уменьшается к нижней части фюзеляжа. Например, на модификации вертолета МИ-8 ширина спойлера С₁=100 мм, а С₂=150 мм.

Таким образом, предлагаемый транспортный вертолет имеет меньший вес конструкции и лучшие аэродинамические характеристики за счет оптимальной компоновки грузовой кабины и минимальных изменений обводов задней части фюзеляжа, связанных с установкой аппарели.

Изобретение относится к конструкциям одновинтовых вертолетов с грузовой кабиной. Предлагаемый вертолет содержит фюзеляж с кабиной экипажа в носовой части, с грузовой кабиной в центральной части, с хвостовой и концевой балками, а также несущий и хвостовой винты. Плоскость проема заднего люка грузовой кабины расположена под углом к горизонтальной плоскости. Внутренний контур проема образован нижней балкой с шарнирно закрепленной на ней аппарелью, наклонными боковинами и верхней балкой, смещенной в направлении концевой балки. Ширина указанного проема задана габаритами транспортируемого груза. При этом верхняя балка расположена внутри теоретических, без аппарели, обводов задней части грузовой кабины фюзеляжа каплевидной формы. Данные обводы обеспечивают минимальную площадь обдува фюзеляжа воздушным потоком от несущего винта. Угол наклона плоскости проема заднего люка к горизонтальной плоскости предпочтительно составляет 25-30°, а по бокам этого люка могут быть установлены спойлеры. Технический результат изобретения состоит в снижении веса конструкции и улучшении аэродинамических характеристик вертолета за счет более совершенной компоновки грузового люка.1 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Транспортный вертолет, содержащий фюзеляж с кабиной экипажа в носовой части, с грузовой кабиной в центральной части, с хвостовой и концевой балками, а также несущий и хвостовой винты, причем плоскость проема заднего люка грузовой кабины расположена под углом к горизонтальной плоскости - в положении стоянки вертолета на поверхности посадки, а внутренний контур проема образован нижней балкой с шарнирно закрепленной на ней аппарелью, наклонными боковинами и верхней балкой, определяющей своей длиной ширину указанного проема, заданную габаритами груза, и смещенной в направлении концевой балки, отличающийся тем, что указанная верхняя балка расположена внутри теоретических, без аппарели, обводов задней части грузовой кабины фюзеляжа каплевидной формы, обеспечивающих минимальную площадь обдува фюзеляжа воздушным потоком от несущего винта.2. Транспортный вертолет по п.1, отличающийся тем, что угол наклона плоскости проема заднего люка грузовой кабины к указанной горизонтальной плоскости составляет 25-30°, а по бокам этого люка установлены спойлеры.