ВЕРТОЛЕТ Российский патент 2008 года по МПК B64C27/06 B64C11/18 

Описание патента на изобретение RU2333867C2

Изобретение относится к авиации. Целью изобретения является повышение аэродинамической эффективности вертолета. Цель изобретения достигается применением двух парабол в формировании профиля лопасти вертолета и его корпуса, кроме того, использованием турбореактивного двигателя на конце лопасти.

Известна лопасть воздушного винта [1], образованная двумя параболами, касающимися окружности; профиль лопасти образован пересечением двух парабол. Недостатком конструкции является невозможность использования турбореактивного двигателя для привода лопасти во вращательное движение.

Известен фюзеляж вертолета в форме аэродинамического крыла самолета [2]. Недостаток конструкции заключается в линейности нижней части фюзеляжа, мало участвующей в подъемной силе вертолета.

Известен скоростной воздушный аппарат [3] с соосно расположенной полусферой над винтом. Недостатком является полусфера, не обеспечивающая эффективность.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

Для повышения подъемной силы несущего винта (фюзеляжа вертолета) задняя и передняя кромки лопасти (нижняя и верхняя поверхность фюзеляжа) образуются касанием двух парабол: У11Х1/2; У2=2R0+K2X1/2, касающиеся окружности с радиусом R≥R0 (фиг.1, фиг.4), центр которой находится на расстоянии l≥2/3L, где L - проекция длины лопасти (фюзеляжа) на координату Х. Изначально задают следующие величины: угол атаки α≥7о;

- параметры L и l≥2/3L;

- радиусы R и R0.

Коэффициенты К1 и К2 рассчитываются по формулам: К11/2; K2-2R0/X2B1/2, где точки А и В - точки касания параболами У1 и У2 окружности радиусом R. Точка А находится пересечением линии угла атаки α≥70 с перпендикуляром, восстановленным из точки l≥2/3L. Точка В - конец диаметра, отложенного от точки А, отложенного на восстановленном перпендикуляре. Таким же образом образуется и рассчитывается лопасть рулевого винта. Профиль лопасти несущего и рулевого винта образуется пересечением двух парабол: У33X1/2; У4=K4X1/2+2R0. Передняя острая кромка окружена радиусом R≥R0 для улучшения обтекаемости; задняя кромка имеет стабилизирующую плоскость величиной M≤R0 на конце лопасти, уменьшающуюся до нуля на 1/3 длины от начала координат и служащую для уменьшения свободных колебаний. Коэффициенты К3 и К4 выбирают из следующих величин: К3≥1; К4=(0,4-0,8)К3. Конец лопасти загнут на угол β≥60° (для направления центробежного потока, повышая его подъемную силу (фиг.1, 2).

Для создания возможности установки турбореактивного двигателя ТРД (4) на конце лопасти несущего винта (фиг.2-4) лопасть искусственно разделяют на подвижную - 1, вращающуюся на петлях - 5, и неподвижное обрамление - 3, которое постоянно укреплено к оси вращения - 7, удерживая ТРД и лопасть, имеющую возможность повышать (уменьшать) подъемную силу за счет поворота на петлях. Для передачи усилия вращения несущие лопасти механически замкнуты кольцом - 6. Обрамление и лопасть обклеиваются материалом (стеклотканью) в единое целое, но так, чтобы обеспечить необходимый поворот лопасти на петлях. Через "неподвижное" обрамление на ТРД подается топливо либо водородно-кислородная смесь для реактивного двигателя - РД, которая одновременно приводит в движение и является охлаждающей массой. Для начального пуска требуется предусмотреть пусковое устройство.

Для повышения подъемной силы над несущими лопастями соосно устанавливают усеченный параболоид вращения, выполненный по формуле: -Х=У2/R2. Известно [5], что параболоид вращения и каноническая формула параболы определяются формулами: X=У2/R2; У2=2PX соответственно; учитывая, что Х=Р, найдем P=У2/2R2 и R0=P/2 (фиг.3). Математический фокус параболоида вращения, усеченного по фокус, обеспечивает наиболее эффективную подъемную силу при взаимодействии с воздушными потоками, уменьшая при этом лобовое сопротивление и оборудование.

На фиг.1 изображена лопасть несущего винта, рулевого винта, имеющая загиб конца лопасти на угол β≥60°-2, стабилизирующую плоскость - 1а.

На фиг.2 изображена система из двух лопастей - 1, свободно укрепленных петлями 5 к обрамлению - 3, на котором установлен ТРД 4; обрамление в свою очередь жестко связано с валом - 7; обрамления механически связаны между собой кольцом - 6, служащим для плавной передачи момента вращения на лопасти и вал - 7.

На фиг.3 изображен параболоид вращения - 8 и усеченная его часть - 8а.

На фиг.4 изображен фюзеляж вертолета - 10, несущие лопасти - 1, усеченный параболоид вращения - 8а, удерживаемый крепежными балками - 9, рулевой винт - 11.

РАБОТА ВЕРТОЛЕТА.

Пусковое устройство, разгоняясь, вращает лопасти до скорости 80 м/сек. На конце лопасти; в это время включается в работу ТРД, который получает топливо по трубопроводу обрамления из бака, расположенного на оси вращения (не показан); давление топлива на входе ТРД может достигать более 4 атм за счет центробежных сил. В результате включается в работу ТРД, который под управлением пилота может регулировать мощность и скорость вращения несущих лопастей. Вертолет взлетает, набирает высоту и движется по маршруту. Фюзеляж при горизонтальном полете обеспечивает увеличение подъемной силы до 10%. Параболоид вращения, усеченный по фокус, обеспечивает увеличение подъемной силы боле 10% за счет фокусирования прибывающего потока воздуха при откачивании лопастями воздуха из-под купола усеченного параболоида вращения. ТРД, вращая несущие лопасти, момент вращения передают через кольцо, механически связывающее обрамления, а в случае его отсутствия через подвижные петли на конце лопасти (не показано). ТРД обеспечивают повышение эффективности более 15% за счет установки их на конце несущей лопасти. Проведенные сравнительные испытания на изготовленных макетах фюзеляжей показали повышение подъемной силы боле 10% по сравнению с [2].

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент №2278058 от 20 июня 2006 года.

2. Патент №20818456 1997 года.

3. Патент №2101214 от 23 марта 1997 года.

4. Патент №2109974 от 10 сентября 1998 года.

5. Справочник по математике ГОС. Изд. тех. лит. 1957, г.МОСКВА.

Похожие патенты RU2333867C2

название год авторы номер документа
ВЕРТОЛЕТ 2006
  • Востропятов Иван Давыдович
RU2309873C1
МАХОЛЕТ 2006
  • Востропятов Иван Давыдович
RU2323129C2
САМОЛЕТ 2005
  • Востропятов Иван Давыдович
RU2307048C1
ТУРБОРЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 2007
  • Востропятов Иван Давыдович
RU2367798C2
ЛОПАСТЬ ВОЗДУШНОГО ВИНТА, ПАРАБОЛА В АЭРОДИНАМИКЕ 2004
  • Востропятов Иван Давыдович
RU2278058C2
ВОЗДУШНЫЙ ВИНТ 2006
  • Востропятов Иван Давыдович
RU2318698C1
РОТОРНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ 2007
  • Востропятов Иван Давыдович
RU2359862C2
ГРЕБНОЙ ВИНТ 2006
  • Востропятов Иван Давыдович
RU2314968C1
ЛОПАСТНАЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА 2006
  • Востропятов Иван Давыдович
RU2309290C1
ОСЕВОЙ ВЕНТИЛЯТОР 2007
  • Востропятов Иван Давыдович
RU2362911C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 333 867 C2

Реферат патента 2008 года ВЕРТОЛЕТ

Изобретение относится к винтокрылым летательным аппаратам. Вертолет содержит фюзеляж, двигатель, несущий винт и рулевой винт. Передняя и задняя кромки лопастей несущего винта и рулевого винта образованы по форме двух парабол, касающихся окружности. Профили нижней и верхней поверхностей лопастей несущего и рулевого винта образованы пересечением двух парабол. Концы лопастей несущего винта и рулевого винта загнуты на угол β≥60°. Задняя кромка каждой лопасти имеет стабилизирующую плоскость. Вертолет содержит турбореактивные двигатели. Над лопастями несущего винта установлен усеченный параболоид вращения. Изобретение направлено на повышение подъемной силы. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула изобретения RU 2 333 867 C2

1. Вертолет, содержащий фюзеляж, двигатель, несущий винт и рулевой винт, отличающийся тем, что для повышения подъемной силы и эффективности передняя и задняя кромки лопастей несущего винта и рулевого винта образованы по форме двух парабол У1=K1X1/2; У2=2R0+K2Xl/2, касающихся окружности с радиусом R≥R0, центр которой находится на расстоянии l≥2/3 L, где L - проекция длины лопасти соответствующего несущего винта и рулевого винта на координату X;

коэффициенты K1 и K2 рассчитаны по формулам

K11/2; K22 В-2R0/X2B1/2,

где точки А и В - точки касания парабол У1 и У2 окружности с радиусом R;

профили нижней и верхней поверхностей лопастей несущего и рулевого винтов образованы пересечением двух парабол

У3=K3Х1/2; У4=2R0+K4X1/2,

где K3≥1; K4=/0,4÷0,8/K3;

концы лопастей несущего винта и рулевого винта загнуты на угол β≥60° для повышения подъемной силы и тяги соответственно; задняя кромка каждой лопасти имеет стабилизирующую плоскость величиной M≤R0 для уменьшения свободных колебаний.

2. Вертолет по п.1, отличающийся тем, что для повышения эффективности задняя кромка лопасти несущего винта имеет обрамление, которое жестко связано с центральным валом, на конце обрамления установлен турбореактивный двигатель для привода лопасти во вращательное движение, при этом лопасть несущего винта подвижно закреплена петлями (плоской пружиной) к обрамлению и в целом составляет несущую лопасть, а топливо к турбореактивному двигателю подводится трубопроводами, размещенными в обрамлении.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2333867C2

ГРИФ ПОСТОЯННОГО ТОКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОМУЗЫКАЛЬНЫХ ПРИБОРОВ 1931
  • Гуров В.А.
SU36346A1
JP 6016190 А, 25.01.1994
Аналоговое запоминающее устройство 1983
  • Батюкова Наталья Ивановна
  • Гаранин Николай Иванович
  • Коростелев Олег Борисович
SU1185399A1

RU 2 333 867 C2

Авторы

Востропятов Иван Давыдович

Даты

2008-09-20Публикация

2006-10-05Подача