ВЕРТОЛЕТ Российский патент 2006 года по МПК B64C27/04 B64C1/16 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к конструкциям вертолетов, и может быть использовано при производстве легких одновинтовых вертолетов.

Известны различные схемы компоновки трансмиссий вертолетов. Основными конструктивными элементами трансмиссий вертолетов являются двигатель с редуктором для передачи вращения к несущему и рулевому винтам. Двигатель может быть расположен как внутри фюзеляжа, так и вынесен за пределы фюзеляжа. В последнем случае, как правило, используют не менее двух двигателей, установленных в специальные гондолы.

При разработке заявляемого решения рассматривались только варианты компоновки вертолетов с расположением двигателя внутри фюзеляжа.

В зависимости от положения двигателя его коленчатый вал может быть направлен горизонтально, вертикально или под углом. Кроме того, двигатель может быть расположен как в центральной части фюзеляжа за кабиной летчиков, так в носовой или в задней части, возможно комбинированное расположение двух двигателей в разных частях фюзеляжа вертолета.

Известен вертолет, содержащий фюзеляж с кабиной летчика и грузовым отсеком, двигатель, расположенный вертикально в средней части фюзеляжа, главный редуктор, несущий и рулевой винты (см. «Проектирование и конструкции вертолетов» И.П.Братухин, М., Государственное издательство оборонной промышленности, 1955 г., стр.242-243).

Недостатком конструкции данного типа является сложность решения проблемы охлаждения двигателя и его обслуживания.

Известен вертолет, содержащий фюзеляж с кабиной летчика и грузовым отсеком, двигатель, расположенный в носовой части фюзеляжа, главный редуктор, несущий и рулевой винты (см. «Проектирование и конструкции вертолетов» И.П.Братухин, М., Государственное издательство оборонной промышленности, 1955 г., стр.243).

Недостатком такой схемы расположения двигателя в вертолете является проблема устранения вибраций и изоляции от выхлопных газов в кабине летчиков. Кроме того, ухудшается обзор из кабины летчиков по сравнению с приведенной ранее схемой.

Известен вертолет, содержащий фюзеляж с кабиной летчика и моторным отсеком в средней части фюзеляжа с горизонтально расположенной в нем силовой установкой, главный редуктор, несущий и рулевой винты (см. «Проектирование и конструкции вертолетов» И.П.Братухин, М., Государственное издательство оборонной промышленности, 1955 г., стр.239-240, рис.198). Данное решение принято за прототип.

Недостатком прототипа является недостаточная безопасность полета, т.к. имеется только один двигатель, что приводит к затруднениям управления полетом при неисправном двигателе.

Задача, решаемая изобретением, повышение безопасности полета при сохранении компактности легкого вертолета с обтекаемыми, аэродинамичными формами, сочетающего данные показатели с предъявляемыми требованиями по мощности двигателей и центровке вертолета.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном вертолете, содержащем фюзеляж с кабиной летчика и моторным отсеком в средней части фюзеляжа с горизонтально расположенной в нем силовой установкой, главный редуктор, несущий и рулевой винты, в соответствии с изобретением фюзеляж выполнен несущим и составлен из независимых модулей, силовая установка выполнена спаренной двухмоторной, в которой двигатели расположены друг над другом, снабжены единым вентилятором охлаждения и единым выходным валом, с которым они независимо связаны посредством обгонных муфт.

Нижний двигатель соединен с выходным валом регулируемой гибкой связью.

Вентилятор охлаждения размещен на выходном валу промежуточного редуктора и снабжен системой регулировки мощности воздушного потока как на входе, так и на его выходе.

Фюзеляж вертолета составлен из пяти независимых модулей.

Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый технический эффект, следовательно, предложенное техническое решение обладает изобретательским уровнем по сравнению с уровнем техники.

Предложенное техническое решение может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо, воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Фиг.1 - сечение вертолета по продольной оси, фиг.2 - схема трансмиссии.

Несущий фюзеляж вертолета (фиг.1) составлен, по крайней мере, из пяти независимых модулей. Модуль I - кабина летчика, модуль II - моторный отсек, расположенный в средней части фюзеляжа за модулем I. В модуле II расположена спаренная двухмоторная силовая установка, в которой двигатели расположены друг над другом, соответственно верхний 1 и нижний 2 (фиг.2). Двигатели снабжены единым выходным валом 3, с которым они независимо связаны посредством обгонных муфт 4 и 5. Нижний 2 двигатель соединен с выходным валом 3 через обгонную муфту 5 регулируемой гибкой связью 6 (12). Гибкая связь 6 (12) размещена в отдельном модуле III. Сквозной входной вал 7 промежуточного редуктора 8 передает часть мощности на единый вентилятор охлаждения 9, который на входе снабжен входным регулируемым направляющим аппаратом (ВРНА) 10, а на выходе - автоматами отсечки воздушного потока (АОВП) 11 и 12 для верхнего и нижнего двигателей соответственно. Редуктор 8 и вентилятор 9 расположены в модуле IV, который имеет систему решетчатых отверстий для потребления вентилятором 9 забортного воздуха. Несущий винт (НВ) 13 приводится во вращение редуктором 14 НВ (несущего винта), который имеет привод от промежуточного редуктора 8 посредством вала-рессоры 15. В редукторе несущего винта 14 имеется дополнительная ступень отбора мощности 16 для передачи вращения рулевому винту 17. Отбор мощности от редуктора 14 на привод рулевого винта 17 происходит через вал-рессору 18, пересекающий модуль IV, и хвостовой трехопорный вал 19, расположенный в модуле V, а так же через угловой хвостовой редуктор 20.

Сборку вертолета осуществляют отдельными модулями, которые затем собирают в единое целое, что значительно упрощает процесс сборки и сокращает время, необходимое на сборку вертолета в целом.

Вертолет работает следующим образом.

В начале запускается нижний двигатель 2. За время его прогревания натяжитель (не показан) натягивает гибкую связь 6 между нижним двигателем и выходным валом 3 и несущий винт 14 начинает раскручиваться. После прогрева нижнего двигателя запускается верхний двигатель 1, связанный через обгонную муфту 4 с выходным валом 3, после чего обороты несущего винта выводятся на взлетный режим с увеличением шага винта.

В случае выхода из строя одного из двигателей вертолет способен продолжить горизонтальный полет с одним работающим двигателем. При полном отказе силовой установки вертолет выполнит управляемую посадку на авторотации.

Технический результат от использования данной полезной модели заключается в повышение безопасности полета и максимальном облегчении вертолета с сохранением аэродинамически чистых форм за счет выполнения фюзеляжа несущим.

Выполнение спаренной силовой установки с расположенными друг над другом двигателями позволяет: во-первых, обеспечить наиболее обтекаемую аэродинамичную форму вертолета при заданных параметрах мощности и центровки, во-вторых, использовать преимущества спаренных двигателей, в результате чего повышается безопасность полета, в - третьих, упростить охлаждение двигателей за счет единого вентилятора и их обслуживание.

Наличие отдельных модулей фюзеляжа позволяет облегчить как сборку вертолета, так и его техническое обслуживание, ремонт.

Размещение единого вентилятора с системой регулировки мощности потока воздуха обеспечивает надежное охлаждение обоих двигателей, а размещение вентилятора в отдельном отсеке позволяет решить задачу доступа воздуха к двигателям за счет выполнения в стенках модуля воздуховодов. При этом воздуховоды являются частью несущего фюзеляжа.

Вертолет по заявляемому изобретению может быть изготовлен с применением известных технологий сборки подобных летательных аппаратов, известных комплектующих как малыми сериями, так и в массовом производстве.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкциям вертолетов. Вертолет содержит несущий фюзеляж вертолета, составленный по крайней мере из пяти независимых модулей. Модуль I - кабина летчика, модель II - моторный отсек, расположенный в средней части фюзеляжа за модулем I. В модуле II расположена спаренная двухмоторная силовая установка, в которой двигатели расположены друг за другом, соответственно верхний 1 и нижний 2. Двигатели снабжены единым выходным валом. Нижний двигатель 2 соединен с выходным валом через обгонную муфту регулируемой гибкой связью 6, размещенной в отдельном модуле III. Редуктор и вентилятор охлаждения 9 расположены в модуле IV. Отбор мощности от редуктора на привод рулевого винта происходит через вал-рессору, пересекающий модуль IV, и хвостовой трехопорный вал, расположенный в модуле V. Техническим результатом изобретения является повышение надежности полета. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Вертолет, содержащий фюзеляж с кабиной летчика и моторным отсеком в средней части фюзеляжа с горизонтально расположенной в нем силовой установкой, главный редуктор, несущий и рулевой винты, отличающийся тем, что фюзеляж выполнен несущим и составлен из независимых модулей, силовая установка выполнена спаренной двухмоторной, в которой двигатели расположены друг над другом, снабжены единым вентилятором охлаждения и единым выходным валом, с которым они независимо связаны посредством обгонных муфт.2. Вертолет по п.1, отличающийся тем, что нижний двигатель соединен с выходным валом регулируемой гибкой связью.3. Вертолет по п.1, отличающийся тем, что вентилятор охлаждения размещен на выходном валу редуктора и снабжен системой регулировки мощности воздушного потока.4. Вертолет по п.1, отличающийся тем, что фюзеляж составлен из пяти независимых модулей.