МНОГОВИНТОВОЙ ВЕРТОЛЕТ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2009 года по МПК B64C27/08 B64C27/22 

Изобретение относится к вертолетам и предназначено для вертолетов с дополнительными винтами по бокам фюзеляжа.

Известны вертолеты с одним или несколькими винтами, имеющие по бокам фюзеляжа две консоли с винтами /пат. Великобритании 1152741, пат. США 1981441 или заявка Японии 4173497/. Их недостатком является то, что дополнительные винты по бокам фюзеляжа заставляют поднимать несущие винты на пилоны большой высоты, что увеличивает вес и аэродинамическое сопротивление.

Сущность изобретения в том, что для уменьшения общих габаритов диски дополнительных винтов могут пересекать диск одного из несущих винтов. Чтобы не произошло соударение лопастей несущего и дополнительного винтов, их обороты должны быть синхронизированы: за поворот несущего винта на сектор между лопастями I/N, дополнительный винт должен целое число раз "С" повернуться также на сектор между своими лопастями I/n, где n - число лопастей дополнительного винта. То есть или , то есть за один оборот несущего винта дополнительный винт должен повернуться на оборотов, что является передаточным отношением между несущим и дополнительным винтами

Кроме определенного передаточного отношения, пересекающаяся работа несущего и дополнительного винтов возможна еще при двух условиях. Второе условие - позиционирование двух этих винтов: несущая лопасть при среднем положении люфта редуктора должна в момент прохода над втулкой дополнительного винта находиться точно посередине между двумя соседними лопастями дополнительного винта /не путать с условием зеркальной симметрии двух несущих винтов/.

И третье условие - это условие расхождения лопастей при движении. Для этого определяется теоретический сектор β пересечения диска несущего винта в положении его верхнего отклонения /учитывается, что винт гибкий/ и соответствующий ему сектор диска дополнительно винта γ /см. фиг.4/. Для расхождения необходимо, чтобы в процессе движения несущей лопасти по сектору β с поправкой на люфт и ширину лопасти, то есть в секторе β-θ-ΔB, где θ - люфт редуктора, замеренный по несущему винту, ΔВ - угловая ширина лопасти несущего винта в секторе пересечения, дополнительный винт повернулся не более чем на сектор между лопастями + сектор γ. То есть с поправкой на передаточное отношение К между винтами получается

Смысл этого выражения - ограничение верхнего предела угловой скорости дополнительного винта. При невыполнении этого условия следует уменьшить β и ΔВ, отодвинув дополнительный винт от оси несущего винта, или/и уменьшить К. Теоретически существует и нижний предел скорости дополнительного винта, но на практике он не имеет смысла, т.к. очевидно, что угловая скорость дополнительного винта будет больше угловой скорости несущего.

Вертолет хорошо сочетается с двухдвигательной компоновкой: в этом случае получается самая короткая и самая легкая /передает лишь 0,25 располагаемой мощности/ трансмиссия между несущими винтами. А привод дополнительных винтов при этом осуществляется с минимальными потерями.

У этого вертолета есть и некоторый недостаток - повышенная чувствительность к продольной центровке /примерно, как у самолета/, т.к. этот вариант имеет "дельтапланное" управление по тангажу в режиме висения. Возникающий от дисбаланса продольно развесовки тангаж компенсируется продольной тягой дополнительных винтов. Для повышения диапазона, возможных регулировок по тангажу следует дополнительно использовать струйное управление от выхлопных газов газотурбинного двигателя /далее - ГТД/ в виде управляемых горизонтальных жалюзей. В режиме скоростного полета управление тангажом осуществляется по-самолетному.

В этом режиме комлевая половина попутной лопасти несущего винта обтекается "сзади сверху" и создает отрицательную подъемную силу и большое аэродинамическое сопротивление. Комлевая половина лопасти несущего винта должна иметь обоюдоострый профиль и устанавливаться в скоростном режиме в хордовое положение. За счет этого возможно достижение скоростей полета 500 км/час и более.

На фиг.1-3 изображен вертолет, где: 1 - фюзеляж, 2 - консоли, 3 - несущие винты, 4 - дополнительные винты, 5 - стабилизатор, 6 - киль. На фиг.4 изображены сектора пересечения дисков несущего винта β и дополнительного винта γ /аксонометрия/. Двухвинтовой вертолет с автоматами перекоса работает аналогично классической схеме. По направлению вертолет управляется перераспределением шага двух винтов в зоне перекрытия дисков и струйно.

Вертолет на фиг.1-3 работает так: несущие винты 3 приводятся во встречное вращение и создают подъемную силу. Боковой крен парируется изменением шага левого и правого винтов. Возникающий от дисбаланса продольной центровки тангаж парируется продольным усилием двух дополнительных винтов 4. Управление по направлению осуществляется перераспределением тяги винтов 4 при сохранении суммарной продольной тяги.

Дополнительное управление по тангажу осуществляется струйным устройством в виде управляемых горизонтальных жалюзей 7 и управляемой заслонки 8. В режиме висения жалюзи устанавливаются в вертикальное положение вертикальное отклонение потока регулируется управляемой заслонкой 8. В скоростном режиме полета жалюзи устанавливаются в горизонтальное положение, а заслонка 8 - в нейтральное.

Изобретение относится к области авиации. В первом варианте многовинтовой вертолет содержит фюзеляж, несущие винты и два дополнительных винта, плоскости вращения которых пересекают плоскость вращения несущих винтов. Передаточное отношение редукции между двумя дополнительными винтами и несущими винтами выбрано с учетом числа лопастей несущего винта и числа лопастей дополнительного винта. Во втором варианте многовинтовой вертолет содержит фюзеляж и несущие винты, комлевые части которых имеют обоюдоострый профиль Изобретения направлены на уменьшение сопротивления винта при косом движении. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Многовинтовой вертолет, содержащий фюзеляж и несущие винты, отличающийся тем, что он снабжен двумя дополнительными винтами, плоскости вращения которых пересекают плоскость вращения несущих винтов, а передаточное отношение редукции между двумя дополнительными винтами и несущими винтами

где N - число лопастей несущего винта; n - число лопастей дополнительного винта; С - целое число, причем соблюдается условие расхождения лопастей

где β - угол сектора пересечения на диске несущего винта; θ - люфт редуктора; ΔВ - угловая ширина несущей лопасти в месте пересечения; γ - угол сектора пересечения на диске дополнительного винта.

2. Многовинтовой вертолет, содержащий фюзеляж и несущие винты, отличающийся тем, что комлевые части несущих винтов имеют обоюдоострый профиль.