АВТОЖИР Российский патент 2009 года по МПК B64C27/02 

Предложение относится к области авиации, конкретно к летательным аппаратам тяжелее воздуха.

Первые автожиры были созданы в целях безопасности для обеспечения безштопорного полета летательного аппарата тяжелее воздуха. Для этого вместо крыла на самолетном фюзеляже, снабженном двигателем внутреннего сгорания, был установлен несущий винт.

За аналог принят автожир Сьервы С-4, в котором при помощи «автомата перекоса» наступающая лопасть винта перемещается под меньшим углом атаки, вследствие чего создает меньшую подъемную силу, тогда как отступающая лопасть перемещается с большим углом атаки и создает большую подъемную силу. Такое циклическое (с частотой вращения винта) изменение силы тяги лопастей по азимуту винта позволяет получать одинаковую тягу лопасти независимо от скорости горизонтального полета, позволяет управлять автожиром при взлете и посадке и тем самым позволяет предотвратить опрокидывание автожира при его разгоне.

Существенные признаки аналога общие с изобретением - это наличие самолетного фюзеляжа и самолетного двигателя внутреннего сгорания, обеспечивающего горизонтальную тягу автожира в полете. Однако циклические колебания лопастей «автоматом переноса» вызывают маховые колебания лопастей.

Как показывает мировой опыт эксплуатации автожиров и вертолетов, автомат перекоса позволил достичь скоростей горизонтального полета только ≈300÷350 км/час.

Наиболее близким аналогом- прототипом по количеству существенных признаков общих с признаками изобретения является автожир Сьервы С-1, в котором на самолетном фюзеляже, снабженном самолетным двигателем внутреннего сгорания, установлен несущий винт с лопастями, жестко связанными с втулкой винта.

Однако в таком автожире ввиду отсутствия «автомата перекоса» и маховых колебаний лопастей отсутствуют система управления автожиром при взлете и посадке, а неуравновешенные силы на противоположных сторонах диска несущего винта переворачивают автожир уже при его разгоне до взлета. Большие трудности сопутствуют всем известным схемам автожиров связаны с необходимостью предварительной раскрутки несущего винта перед его стартом.

Существенные признаки прототипа общие с изобретением - это наличие самолетного фюзеляжа с самолетным двигателем внутреннего сгорания и наличие несущего винта с жестким креплением лопастей к втулке. См. П.Бауэрс. Летательные аппараты нетрадиционных схем. Изд. Мир 1991 г., с.110 - «Автожиры Сьервы».

Задача изобретения: Увеличение скорости горизонтального полета автожира, устранение переворачивания автожира, упрощение системы раскрутки винта перед взлетом, создание простой системы управления автожиром при взлете и посадке.

Поставленная цель достигается тем, что на самолетном фюзеляже автожира соосно установлена пара высокоскоростных несущих винтов, содержащих группу лопастей, расположенных под углом стреловидности - по соотношению к вектору окружной скорости сечения лопасти (где - угол между передней кромкой лопасти и плоскостью, перпендикулярной вектору ), концы смежных лопастей винта связаны между собой и снабжены неактивными соплами, а автожир дополнительно содержит компрессор, связанный с самолетным двигателем внутреннего сгорания.

См. заявку на патент №2007139687/11 «Высокоскоростной воздушный винт». Между достигаемым техническим эффектом и существом изобретения имеется следующая причинно следственная связь.

Известно, что угол стреловидности крыла самолета затягивает начало волнового кризиса на высоких дозвуковых скоростях, а на сверхзвуковых скоростях способствует получению высоких характеристик крыла.

Следовательно, на несущем винте соосного автожира, где группа лопастей установлена с углом стреловидности по отношению к вектору окружной скорости сечения лопасти, так же как и на крыле самолета, стреловидность будет затягивать начало волнового кризиса на высоких дозвуковых скоростях и также будет способствовать получению высоких характеристик несущего винта при сверхзвуковом обтекании лопастей. Это позволит соосному автожиру достигать высоких дозвуковых скоростей горизонтального полета.

П.М.Бауэре. Летательные аппараты нетрадиционных схем. Изд. Мир 1991 г. с.124. Р.Т.Джонс, Теория крыла, Изд. Мир 1995 г. с.88-91.

А соосный автожир с винтами, вращающимися в противоположных направлениях, устраняет возможность опрокидывания практически до высокой дозвуковой скорости горизонтального полета.

Для достижения задачи, упрощения системы раскрутки винтов, перед взлетом и управления полетом автожира при взлете и посадке реактивное сопло лопасти несущего винта связано с дополнительным компрессором высокого давления.

На фиг.1 представлена схема несущего винта автожира. Винт содержит две группы лопастей, расположенных с положительным углом стреловидности (I), и две группы с отрицательным углом - (2¹) по отношению к вектору окружной скорости сечения лопасти .

Комли опорных силовых лопастей (3) жестко связаны с втулкой винта (4). Концы двух групп лопастей (1) и (2) связаны между собой, а на радиусе R они связаны с установленными на их концах реактивными соплами (5).

ω - угловая скорость вращения винта.

На фиг.2 представлена принципиальная схема автожира. На самолетном фюзеляже (6) автожира соосно установлены нижний (7) и верхний (8) несущие винты, лопасти которых снабжены на радиусе R реактивными соплами (5), и самолетный турбовинтовой двигатель (II), содержащий дополнительный компрессор высокого давления (10). Автожир работает следующим образом. Перед полетом несущие винты (7) и (8) раскручивают сжатым воздухом, поступающим с дополнительного компрессора высокого давления (10) двигателя (11).

Винты раскручивают до оборотов, при которых автожир отрывается от земли и зависает в воздухе, затем посредством, например, реактивных сопел, установленных на фюзеляже (6), сжатым воздухом от дополнительного компрессора (10) перемещают автожир по воздуху вблизи земли в горизонтальной плоскости на стартовую площадку. А затем автожир начинает горизонтальный полет посредством тяги, создаваемой турбовинтовым самолетным двигателем (11). Посадка автожира производится в обратном порядке.

Изобретение относится к авиации, к летательным аппаратам тяжелее воздуха. Автожир содержит самолетный фюзеляж, расположенный на фюзеляже несущий винт, лопасть которого жестко связана с втулкой винта, и самолетный двигатель внутреннего сгорания. На фюзеляже автожира установлена пара высокоскоростных несущих винтов, содержащих группу лопастей, расположенных под углом стреловидности «» по отношению к вектору окружной скорости сечения лопасти «», где «» угол между передней кромкой лопасти и плоскостью, перпендикулярной вектору «». Концы смежных стреловидно установленных лопастей связаны между собой и снабжены реактивными соплами. Автожир дополнительно содержит компрессор, связанный с самолетным двигателем внутреннего сгорания. Достигается увеличение скорости горизонтального полета, упрощение системы раскрутки винта перед взлетом и управления автожиром при взлете и посадке. 2 ил.

Автожир, содержащий самолетный фюзеляж, расположенный на фюзеляже несущий винт, лопасть которого жестко связана с втулкой винта, и самолетный двигатель внутреннего сгорания, отличающийся тем, что на фюзеляже автожира установлена пара высокоскоростных несущих винтов, содержащих группу лопастей, расположенных под углом стреловидности по отношению к вектору окружной скорости сечения лопасти где - угол между передней кромкой лопасти и плоскостью, перпендикулярной вектору концы смежных стреловидно установленных лопастей связаны между собой и снабжены реактивными соплами, а автожир дополнительно содержит компрессор, связанный с самолетным двигателем внутреннего сгорания.