БЕСПИЛОТНЫЙ КОНВЕРТОВИНТОКРЫЛ Российский патент 2011 года по МПК B64C37/00 B64C27/22 

Изобретение относится к области авиационной техники и может быть использовано в конструкции легких конвертопланов и беспилотных винтокрылов - преобразуемых винтокрылых летательных аппаратов с поворотными винтами, совмещающих особенности комбинированных вертолетов при их наземном и палубном базировании.

Известен многоцелевой дистанционно пилотируемый вертолет-самолет (Россия) [1], представляющий собой моноплан с передним горизонтальным оперением (ПГО) и трапециевидным крылом с наплывами, имеющими в плане V-образные изломы, образующие переменную стреловидность по их передним кромкам, содержащий двухкилевое вертикальное оперение, смонтированное к консолям крыла на гондолах, систему трансмиссии с синхронизирующим валом, проложенным внутри короткого фюзеляжа и обеспечивающим равномерное распределение мощности силовой установки между носовым и хвостовым поворотными винтами, создающими горизонтальную тягу и соответствующим отклонением вертикальную или наклонную тягу, трехстоечное, неубирающееся, колесное шасси с передней и главными опорами.

Признаки, совпадающие - наличие двух несущих плоскостей аэродинамической схемы «утка» ПГО и крыло, снабженное гондолами с разнесенным двухкилевым оперением и наплывами, имеющими переменную стреловидность по передним их кромкам и объединяющие в единую конструкцию крыло и фюзеляж, представляющий собой в плоскости симметрии S-образный профиль. Поворотные тянущий и толкающий винты, оснащенные синхронизирующим валом, расположены соответственно в передней и задней частях фюзеляжа и обеспечивают горизонтальную тягу и отклонением вверх и вниз от горизонтального положения соответственно вертикальную на угол 90° и наклонную тягу на угол 65° при вертикальном и коротком взлете и посадке.

Причины, препятствующие поставленной задаче: первая - это то, что диаметры носового и хвостового винтов ограничены высотой стоек, особенно, главного шасси и, как следствие, это ограничивает вертикальную тяговооруженность, и уменьшает взлетный вес, и предопределяет при взлете-посадке по-самолетному возможность только короткого взлета-посадки с отклоненными винтами на угол 65°. Вторая - это то, что при переходных режимах полета продольная устойчивость обеспечивается парой несущих плоскостей, ПГО и крылом, что осложняет стабильность управления, особенно, при взлете-посадке (когда уменьшается скорость полета) и увеличении угла атаки ПГО может приводить к срыву потока раньше, чем на крыле и, следовательно, к «клевку», а также и при крейсерском полете, если срыв происходит одновременно резко и на всей поверхности ПГО, то это может сопровождаться быстрым и довольно резким пикированием и на больших отвесных углах. Третья - это то, что при висении продольное расположение носового и хвостового винтов (без управления циклическим его шагом) осложняет поперечное управление и для чего необходимо отклонение вверх одной из двух концевых частей крыла, изменяя массовую симметрию, создает момент крена М_х в сторону другой не отклоненной концевой части. Это усложняет как конструкцию, так и осложняет при его висении поперечную управляемость.

Известен беспилотный вертолет мод. Ка-137 ОКБ «им. Камова» (Россия), выполненный по двухвинтовой соосной схеме, имеет фюзеляж сферической формы без оперения и силовую установку, включающую двигатель, смонтированный в моторном отсеке и передающий крутящий момент через главный редуктор и систему валов на соосные двухлопастные винты, обеспечивающие вертолетные и крейсерские режимы полета, шасси четырехстоечное рессорного типа для амортизационной посадки.

Признаки, совпадающие - наличие поршневого двигателя и главного редуктора, передающего мощность на несущие винты, создающие вертикальную тягу, а соответствующие изменения общего шага и циклического шага винтов, обеспечивают перемещение вверх-вниз, вперед-назад, влево-вправо и в любой комбинации при его полете, вращение соосных винтов - синхронизирующее и противоположно направленное. Вертолет мод. Ка-137 при взлетном весе 310 кг способен перемещаться на высоте 5000 м со скоростью до 175 км/ч, время полета может составить до 4 ч, дальность полета - до 530 км, имеет при сложенных лопастях винтов стояночные габариты (3,6×1,3×2,3 м) и может использоваться в беспилотных вертолетных комплексах, выполненных в трех исполнениях: наземно-мобильном, аэромобильном и корабельном.

Причины, препятствующие поставленной задаче: первая - это то, что вертолет с движителем двухвинтовой соосной схемы имеет большой объем регламентных работ, малую весовую отдачу и радиус действия, а постоянные вибрации, возникающие при работе автоматов перекоса, создающие неблагоприятные условия для работы других механизмов и оборудования, весьма снижают разрешающую способность аэрофотосъемочной аппаратуры и, особенно, ТВ камеры; вторая - это то, что соосное расположение винтов создает вредную обдувку нижнего несущего винта верхним, усложняет схему редуцирования, а также значительно увеличивает массу редуктора и его высоту, что ограничивает возможности базирования и транспортирования; третья -это то, что в вертолете двухвинтовой соосной схемы с шарнирным креплением лопастей имеют место неблагоприятное взаимное влияние (индуктивные потери) соосных несущих винтов, которое в отдельных случаях может приводить и к их перехлесту.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является гидроконвертовинтоплан (Россия) [3], содержащий моноплан с трапециевидным крылом, фюзеляж, к разнесенным продольным проушинам которого шарнирно установлены две силовые разновеликие балки ломающейся траверсы, имеющей возможность отклонения ее балок в вертикальной продольной плоскости и снабженная на противоположенных ее вершинах несущими винтами, создающими вертикальную и соответствующим отклонением траверсы наклонную тягу и смонтированными на каждом редукторе винтов, входные валы которых связаны карданными валами с главным редуктором, смонтированным на верхней части фюзеляжа и приводимым двигателем, хвостовое оперение и трехстоечное, неубирающееся, колесное шасси с носовой и главными опорами.

Признаки, совпадающие - наличие в четырехвинтовой поперечно-продольной схеме синхронно поворачиваемых консольных винтов и отклоняемых вперед и назад от горизонтального положения соответственно на угол -12° и на угол -5° двух силовых балок ломающейся ромбовидной в плане траверсы с двухлопастными несущими винтами со складывающимися их лопастями, преобразующими вертикальную тягу в наклонную, вращение винтов - синхронизирующее и в каждой их паре противоположно направленное, при висении поперечное управление осуществляется левым и правым консольными винтами, продольное управление - передним и задним двухлопастными несущими винтами, трехкилевое оперение с управляемым стабилизатором.

Причины, препятствующие поставленной задаче: первая - это то, что дополнительный вес агрегатов крыльевой трансмиссии значительно уменьшает весовую отдачу. Вторая - это то, что тянущие винты при повороте их с консолями крыла и с увеличением его угла атаки на переходных режимах полета не обеспечивают достаточную стабильность управления и создают опасность появления на крыле срыва потока до создания винтами необходимой подъемной силы. Третья - это то, что две силовые разновеликие балки ломающейся траверсы предопределяют сложность редуцирования и трансмиссии несущих винтов, а консольные поворотные тянущие винты поперечного управления, увеличивают размах крыла и ограничивают возможности его базирования на площадках ограниченного размера и, особенно, на кораблях.

Предлагаемым изобретением решается задача в указанном выше известном гидроконвертовинтоплане увеличения весовой отдачи и упрощения конструкции крыла с консольными винтами, привода траверсы и карданных соединений в продольных валах, упрощения поперечного управления при вертикальном взлете-посадке и висении, уменьшения удельного расхода топлива, повышения скорости и дальности его полета и расширения возможностей его базирования на площадках ограниченного размера.

Отличительными признаками предлагаемого изобретения от указанного выше известного гидроконвертовинтоплана, наиболее близкого к нему, являются наличие того, что он выполнен по аэродинамической схеме «тандем» с крыльями изменяемой геометрии и конвертируемой компоновкой, обеспечивающие возможность преобразования его полетной конфигурации с вертолета двухвинтовой продольной схемы в винтокрыл с двумя несущими винтами и тандемно расположенными крыльями и обратно и оснащен по бокам передней и кормовой частей фюзеляжа соответственно консолями низкорасположенного переднего и высокорасположенного заднего крыльев, снабженными возможностью синхронного их отклонения в плоскости хорды каждого крыла относительно опорных шарнирных узлов, смонтированных в наплывах последних, вперед и назад соответственно на углы обратной и прямой стреловидности, соответствующие условиям, улучшающим взлетно-посадочные и летно-технические характеристики винтокрыла, и поворачивания консолей в боковые ниши, расположенные от соответствующих задних их кромок по краям фюзеляжа, при его трансформации в вертолет, и снабжен под хвостовой балкой двухкилевым оперением, кили которого, отклоненные под положительным углом развала от плоскости симметрии, образуют обратную V-образность и увеличивают устойчивость по рысканию и крену, при этом подвижные консоли крыльев, изменяющие их стреловидность, обеспечивают у крыльев с обратной стреловидностью максимальные их площади, соотносящиеся так, что площадь заднего крыла превышает в два раза площадь переднего, причем ломающаяся траверса, выполненная в виде цельной продольной качалки, на которой установлены мотогондола и в обтекателе редукторы - главный и над ним центральный, соединенный с последним, оснащен удлиненными продольными выходными его валами, расположенными в соответствующих равновеликих профилированных корпусах, снабженных на их концах угловыми редукторами, оснащенными на выходном валу каждого несущим винтом и каждый из выходных валов, обеспечивая в паре уровень плоскости вращения лопастей заднего несущего винта выше переднего, равноудален от центра его масс, при этом продольная качалка с разнесенными продольными шарнирными узлами, поперечная ось отверстий которых расположена над центром масс и смонтированными на верхней части поперечной качалки, установленной в верхнем отсеке фюзеляжа и оснащенной на нижней ее части разнесенными поперечными шарнирными узлами и возможностью ее поворота относительно этих шарнирных узлов, продольная ось которых расположена вдоль плоскости симметрии и образует с поперечной качалкой овальную в плане поперечно-продольную качалку, расположенную в гофрированном обтекателе фюзеляжа большей своей осью вдоль плоскости симметрии и изменяющую в двух плоскостях углы наклона плоскостей вращения лопастей двух несущих винтов, обеспечивает возможность фиксированного одновременного или независимого отклонения продольной и поперечной качалок в соответствующих плоскостях так, что, изменяя углы наклона в направлении полета продольной и поперечной качалок от горизонтального положения вперед-назад и влево-вправо, осуществляет при висении и крейсерском его полете соответствующее и в любой комбинации поступательное его перемещение.

Благодаря наличию этих признаков обеспечивается возможность преобразования полетной конфигурации легкого беспилотного конвертовинтокрыла с вертолета двухвинтовой продольной схемы в винтокрыл с двумя несущими винтами и тандемным расположением крыльев и обратно. При этом он оснащен по бокам передней и кормовой частей фюзеляжа соответственно консолями низкорасположенного переднего и высокорасположенного заднего крыльев, которые снабжены возможностью синхронного их отклонения в плоскости хорды каждого крыла относительно опорных шарнирных узлов, смонтированных в наплывах последних, вперед и назад соответственно на углы обратной и прямой стреловидности, соответствующие условиям, улучшающим взлетно-посадочные и летно-технические характеристики винтокрыла, и поворачивания их в боковые соответствующие ниши при его трансформации в вертолет и имеет под хвостовой балкой двухкилевое оперение, кили обратной V-образности которого отклонены под положительным углом развала от плоскости симметрии, при этом подвижные консоли крыльев, изменяющие их стреловидность, обеспечивают у крыльев с обратной стреловидностью максимальные их площади, соотносящиеся так, что площадь заднего крыла превышает в два раза площадь переднего. Это увеличивает устойчивость по крену и рысканию, упрощает конструкцию крыла с поворотными винтами. Причем тандемные крылья, отклоненные в плоскости хорды каждого крыла вперед на углы прямой стреловидности, снижая нагрузку на высоконагруженные несущие винты, увеличивают крейсерскую скорость его полета и улучшают летно-технические характеристики. Ломающаяся траверса, выполненная в виде продольной качалки, на которой смонтированы мотогондола, главный редуктор и над ним центральный, соединенный с последним, оснащен удлиненными продольными выходными его валами, расположенными в соответствующих профилированных корпусах, снабженных на концах угловыми редукторами с несущими винтами. При этом продольная качалка с ее шарнирными узлами, поперечная ось отверстий которых расположена над центром масс и смонтированными на верхней части поперечной качалки, которая в свою очередь на нижней ее части оснащена поперечными шарнирными узлами, допускающими ее поворот относительно продольной оси, расположенной вдоль плоскости симметрии, смонтированными в верхнем отсеке фюзеляжа, образует с поперечной качалкой овальную в плане поперечно-продольную качалку, расположенную в гофрированном обтекателе фюзеляжа и большей своей осью вдоль плоскости симметрии, и изменяющую в двух плоскостях углы наклона плоскостей вращения лопастей двух несущих винтов, обеспечивает возможность фиксированного одновременного или независимого отклонения продольной и поперечной качалок в соответствующих плоскостях так, что, изменяя углы наклона в направлении полета продольной и поперечной качалок от горизонтального положения вперед-назад и влево-вправо, осуществляет при висении и крейсерском его полете соответствующее и в любой комбинации поступательное его перемещение. Это позволяет на вертолетных режимах его полета упростить продольно-поперечное управление, конструкции карданных соединений в продольных валах и привода траверсы, уменьшить его высоту, размещая поперечно-продольную качалку в верхнем отсеке фюзеляжа и мотогондолу с двигателем силовой установки на продольной качалке между ее шарнирных узлов и обеспечить возможность его базирования на площадках ограниченного размера.

Предлагаемое изобретение беспилотного конвертовинтокрыла (БКВК) с конвертируемой полетной конфигурацией, двухвинтовой несущей системой и крыльями изменяемой геометрии иллюстрируется чертежами (фиг.1 и 2).

На фиг.1 изображен БКВК общий вид сверху в полетной конфигурации винтокрыла аэродинамической схемы «тандем» с двухвинтовой несущей системой для непосредственного управления маршевой тягой и их подъемной силой совместно с тандемно расположенными крыльями.

На фиг.2 изображен БКВК общий вид сбоку в полетной конфигурации вертолета двухвинтовой продольной схемы с убранными тандемно расположенными крыльями в соответствующие боковые ниши по краям фюзеляжа.

Беспилотный конвертовинтокрыл, представленный на фиг.1 и 2, выполнен по аэродинамической схеме «тандем» с двухвинтовой несущей системой, содержит фюзеляж 1 прямоугольного сечения с закругленными краями и в обтекателях переднее вспомогательное колесо 2 и боковые главные колеса 3. Низкорасположенное переднее 4 и высокорасположенное заднее 5 крылья, консоли которых снабжены возможностью относительно опорных шарнирных узлов, установленных в наплывах 6 каждого крыла, синхронного изменения их стреловидности от обратной (χ=4°) при взлете-посадке до прямой (χ=20°) при крейсерском полете и поворачивания их соответствующие боковые ниши 7 и 8, расположенные по краям фюзеляжа 1, при его трансформации в вертолет двухвинтовой продольной схемы. Под хвостовой балкой 9 смонтировано вертикальное оперение обратной V-образности, кили 10 которого с рулями направления 11, наклоненные наружу от плоскости симметрии, повышают устойчивость по крену и рысканию. Трапециевидные переднее 4 и заднее 5 крылья, имеющие соответствующие удлинения, обеспечивают необходимый прирост подъемной силы на переходных и, особенно, на крейсерских режимах полета. Под центром масс снизу удобообтекаемой формы фюзеляжа 1 имеется целевой отсек 12, в котором может размещаться аппаратура (фото, телевизионная и инфракрасная камеры) для видовой разведки, телевизионного и инфракрасного наблюдения местности в реальном масштабе времени и широкополосного передатчика с антенной для передачи изображения по телевизионному радиоканалу. В верхнем отсеке фюзеляжа 1 над центром масс установлен обтекатель 13 с мотогондолой, редукторами - главным и центральным 14, снабженным возможностью изменения от горизонтального положения в продольной и поперечной плоскостях углов его наклона. Продольные выходные валы центрального редуктора 14 смонтированы в соответствующих профилированных корпусах 15 с угловыми редукторами 16, на выходных валах которых смонтированы передний 17 и задний 18 двухлопастные несущие винты.

Силовая установка, включающая двигатель (например, роторно-поршневой или газотурбинный), смонтированный в мотогондоле с обтекателем 13 на поперечно-продольной овальной в плане качалке, которая установлена в гофрированном обтекателе, расположенным в верхнем отсеке фюзеляжа 1 (не показаны). На вертолетных режимах полета БКВК для улучшения взлетно-посадочных характеристик и уменьшения вибрации от двухлопастных несущих винтов их лопасти имеют симметричный профиль и законцовки, формирующие их в S-образную форму в плане (см. фиг.1). Несущие передний 17 и задний 18 винты, выполненные с жестким креплением их лопастей, снабжены возможностью изменения скорости их вращения и углов установки лопастей винтов, смонтированы в обтекателях и установлены, повышая их заполнения, без взаимного влияния и выполнены со складывающимися их лопастями, размещаясь вдоль продольных корпусов 15, уменьшают стояночные габариты.

Кроме того, эти двухлопастные несущие винты смонтированы на выходных валах угловых редукторов 16 так, что, уменьшая вредную обдувку заднего винта передним, плоскость вращения лопастей заднего 18 винта, размещаясь выше уровня переднего 17, уменьшает интерференцию и повышает ресурс заднего винта и его углового редуктора 16. В двухвинтовой продольной схеме наиболее рациональным местом расположения центра масс является средняя точка между осями, расположенными вдоль линий действия вертикальной тяги этих несущих винтов. Передача мощности от двигателя силовой установки к угловым редукторам 16 несущих переднего 17 и заднего 18 винтов осуществляется от главного редуктора посредством центрального редуктора 14, синхронизирующего вращение этих несущих винтов.

Управление многоцелевым БКВК при различных режимах его полета обеспечивается отклонением рулевых поверхностей 11, общим и дифференциальным изменением шага несущих винтов переднего 17 и заднего 18 с отклонением в продольной и поперечной плоскостях центрального редуктора 14 с этими несущими винтами. Силовая установка, включающая один подъемно-маршевый двигатель или два (при необходимости повышения безопасности), позволяет использовать его в полетной конфигурации вертолета двухвинтовой продольной схемы и винтокрыла с тандемно расположенными крыльями и двухвинтовой несущей системой.

Перед вертикальным взлетом, посадкой и висением многоцелевого БКВК его центральный редуктор 14 с профилированными продольными корпусами 15 устанавливается в горизонтальное положение и выходные валы угловых редукторов 16 с несущими винтами 17 и 18 располагаются для обеспечения вертолетных режимов полета (см. фиг.2). Причем вертикальный взлет-посадка и висение осуществляется при убранных переднем 4 и заднем 5 крыльях в соответствующие боковые ниши 7 и 8, что позволяет практически исключить затенение несущих винтов этими крыльями. Потому, что при отклоненных передних и задних плоскостей крыльев поток от несущих винтов, обдувая их консоли и создавая дополнительную потерю в вертикальной их тяге, затормаживается и большие скорости потока, отбрасываемого от соответствующих консолей этих крыльев, предопределяют образование вихревых колец, которые на низких скоростях снижения могут резко уменьшать силу тяги несущих винтов и создавать ситуацию неуправляемого падения. При этом несущие винты передний 17 и задний 18, имея взаимно противоположное их вращение, исключают реактивный момент и с приближением к поверхности земли (палубы корабля) и при полете вблизи нее эти двухлопастные несущие винты, образующие область уплотненного воздуха, создают эффект воздушной подушки и повышают их эффективность.

На вертолетных режимах его полета и на режимах вертикального взлета-посадки и висения продольное управление осуществляется путем изменения шага переднего 17 и заднего 18 несущих винтов, поперечное - отклонением влево-вправо центрального редуктора 14 с двумя этими несущими винтами. При этом в такой двухвинтовой продольной несущей схеме момент рысканья M_y возникает, если угол установки лопасти и, следовательно, мощность увеличиваются на одном винте и одновременно уменьшаются на другом винте. Полный момент рысканья образуется в результате взаимодействия горизонтальных составляющих тяги двухлопастных несущих винтов, создающих разворачивающий момент. Поэтому путевое управление обеспечивается изменением крутящих моментов двух несущих винтов переднего 18 и заднего 19 винтов. При висении направление полета может осуществляться как у вертолета двухвинтовой продольной схемы, поворачиваясь влево-вправо, перемещаясь вверх-вниз, поступательный полет вперед-назад, влево-вправо и в любой комбинации (см. фиг.2).

Причем полет БКВК с коротким взлетом и посадкой при его максимальном взлетном весе может осуществляться так же, как у винтокрыла с тандемно расположенными крыльями и двухвинтовой несущей системой. В этом случае от горизонтального положения центральный редуктор 14 с профилированными продольными корпусами 15, отклоняясь в направлении полета вперед с несущими винтами 17 и 18, создают маршевую тягу для короткого разгона (достаточно и 20…25 м) и подъемную силу совместно с крыльями 4 и 5, синхронно отклоненными в плоскости хорды каждого крыла вперед на углы обратной (χ=4°) стреловидности, улучшающие взлетно-посадочные характеристики. После вертикального или короткого взлета и набора высоты крейсерский его полет выполняется с отклоненными крыльями, как у винтокрыла компоновки «тандем», и непосредственным управлением подъемной силой плоскостями тандемно расположенных крыльев переднего 4 и заднего 5 и несущими винтами передним 17 и задним 18 (см. фиг.1). При этом крылья, переднее 4 и заднее 5, синхронно отклоненные в плоскости хорды каждого крыла вперед на углы прямой (χ=20°) стреловидности, улучшающие как летно-технические характеристики, так и существенно снижающие (на 25…35%) нагрузку на высоконагруженные несущие винты, повышают крейсерскую скорость его полета и обеспечивают его горизонтальный полет, как у винтокрыла с тандемно расположенными крыльями и двухвинтовой несущей системой. Поэтому горизонтальный крейсерский его полет с высокой крейсерской скоростью и топливной экономичностью может осуществляться в такой полетной его конфигурации. Причем при крейсерском полете многоцелевого БКВК в полетной его конфигурации винтокрыла компоновки «тандем» продольное его управление осуществляется путем изменения шага переднего 17 и заднего 18 несущих винтов, поперечное - отклонением влево-вправо центрального редуктора 14 с этими несущими винтами 17 и 18, а путевое - осуществляется рулями направления 11.

Таким образом, многоцелевой БКВК с двухкилевым оперением обратной V-образности, имеющий конвертируемую компоновку и аэродинамическую схему «тандем», снабжен возможностью преобразования его полетной конфигурации с вертолета двухвинтовой продольной схемы в винтокрыл с тандемно расположенными крыльями и двухвинтовой несущей системой и обратно. Широкая многофункциональность БКВК, имеющего высокую аэродинамическую эффективность во всех областях летных режимов, достигается за счет низкого удельного расхода топлива, незначительной удельной нагрузки на сметаемую площадь, а также использования двухвинтовой несущей системы с его высокими летными качествами в конфигурации вертолета двухвинтовой продольной схемы и винтокрыла компоновки «тандем», обеспечивающими на крейсерских режимах полета возможность достижения при высоте полета до 6000 и 8000 м соответственно и максимальных скоростей до 350 км/ч и 430 км/ч. Кроме того, конвертируемая компоновка БКВК с отклоняющимися консолями переднего и заднего тандемно расположенных крыльев и складывающимися лопастями несущих винтов, уменьшая стояночные габариты, позволяет увеличить вариативность его исполнений и значительно расширить области различного его применения.

Поэтому весьма широкие эксплуатационные возможности многоцелевых БКВК могут, в конечном итоге, и предопределить их использование как винтокрыла вертикального взлета и посадки (ВВП) в составе многоцелевых беспилотных комплексов корабельного, аэромобильного и наземно-мобильного исполнений. Причем, по всей видимости, конвертируемая аэродинамическая компоновка с танедмно расположенными крыльями изменяемой геометрии (по необходимости) и двухвинтовой несущей системой может быть в будущем реализована и в «летающих автомобилях». При этом, вначале, помимо чисто технической возможности, могут быть проведены исследования по созданию, в первую очередь, БКВК с одним роторно-поршневым двигателем и взлетным весом 640 кг, выполненного при его стояночных габаритах (4,3×1,5×1,9 м) в аэро- и наземно-мобильном исполнениях. Это может иметь и практическое значение для отработки на нем полетной его конфигурации как вертолета двухвинтовой продольной схемы, поскольку такой БКВК-вертолет, имеющий скорость и дальность полета в 2…3 раза, большие чем у современных вертолетов, может являться и концептуальным прототипом других, например, легких конвертовинтокрылов (ЛКВК) для регионального аэротакси местных воздушных линий и для спасательных центров МЧС при их базировании на узловых ж/д станциях, охватывая еще и а/дороги при радиусе их действия 500…700 км, и проведения поисково-спасательных операций (вертолетами при таких расстояниях вряд ли это будет возможно и эффективно). Поэтому в процессе дальнейшего развития специальной и деловой авиации для труднодоступной местности, широко использующей, в большинстве своем случае, легкие вертолеты одновинтовой схемы (около 83% всего парка), самой жизнью будет продиктована задача освоения, а именно, многоцелевых ЛКВК с дальностью полета 1000…1500 км, которые могли бы использовать технологии как ВВП на площадках ограниченного размера (13×6,5 м) и, по необходимости, даже в черте города и на крыше зданий, так и короткого взлета и посадки (КВП) с небольших (достаточно и 25…30 м) неподготовленных взлетно-посадочных полос.

Причем, в современных условиях, наиболее актуальным для этих целей может стать первоочередное освоение двух многоцелевых ЛКВК с двухвинтовой несущей системой, конвертируемой полетной конфигурацией (по необходимости), но с двумя роторно-поршневыми двигателями и убирающимся шасси, что позволит, используя их в труднодоступной местности, применять технологии ВВП и КВП при перевозке 3-5 и 5-8 человек с крейсерской скоростью 400 км/ч и на дальности до 1000 и 1560 км соответственно. Очевидно и то, что в таком ЛКВК, оснастив его силовую установку вспомогательными разгонно-маршевыми турбовинтовентиляторными двигателями, становится возможным преобразование его силовой установки в комбинированную и достижение максимальной скорости полета до 500 км/ч, но и высоты полета до 9000 м. Поэтому турбовинтовентиляторные ЛКВК, по всей видимости, и могут обеспечить увеличение тяговооруженности и относительной тяги их комбинированной силовой установки, а также реализовать реально высокие технико-экономические результаты.

Изобретение относится к области авиационной техники и может быть использовано в конструкции легких конвертопланов и беспилотных винтокрылов. Беспилотный конвертовинтокрыл содержит фюзеляж, двигатель, хвостовое оперение и трехстоечное, неубирающееся, колесное шасси, и выполнен по аэродинамической схеме «тандем» с крыльями изменяемой геометрии и оснащен по бокам передней и хвостовой частей фюзеляжа соответственно консолями низкорасположенного переднего и высокорасположенного заднего крыльев, которые имеют возможность отклоняться вперед и назад на углы обратной и прямой стреловидности и поворачивать их в соответствующие боковые ниши при его трансформации в вертолет, и имеет под хвостовой балкой V-образное вертикальное оперение. На верхней части фюзеляжа шарнирно установлена поперечная качалка, а на ней - продольная, на которой смонтированы мотогондола и в обтекателе главный редуктор. К выходному валу главного редуктора смонтирован центральный редуктор с удлиненными продольными выходными валами в равновеликих профилированных корпусах, снабженных на концах угловыми редукторами с несущими винтами. Отклонение качалок в соответствующих плоскостях, а вмести с ними и несущих винтов, обеспечивает управление конвертовинтокрылом. Достигается упрощение трансмиссии, поперечного управления при вертикальных взлете - посадке, повышение устойчивости, расширение возможности базирования летательного аппарата на площадках ограниченного размера. 2 ил.

Беспилотный конвертовинтокрыл, содержащий моноплан с трапециевидным крылом, фюзеляж, к разнесенным продольным проушинам которого шарнирно установлены две силовые разновеликие качалки ломающейся траверсы, имеющей ромбовидную форму в плане и возможность относительно единой поперечной оси, расположенной вдоль меньшей диагонали траверсы, независимого отклонения в вертикальной плоскости ее передней качалки, а большей задней вверх, каждая из которых снабжена несущим винтом, двигатель силовой установки, передающий мощность через карданные валы, расположенные внутри качалок на несущие винты, создающие вертикальную и соответствующим отклонением качалок маршевую тягу, хвостовое оперение и трехстоечное неубирающееся колесное шасси с носовой и главными опорами, отличающийся тем, что он выполнен по аэродинамической схеме «тандем» с крыльями изменяемой геометрии и конвертируемой компоновкой, обеспечивающими возможность преобразования его полетной конфигурации с винтокрыла с тандемным расположением крыльев и двумя несущими винтами в вертолет двухвинтовой продольной схемы и обратно и оснащен по бокам передней и кормовой частей фюзеляжа соответственно консолями низкорасположенного переднего и высокорасположенного заднего крыльев, которые имеют возможность синхронного отклонения в плоскости хорды каждого крыла вперед и назад на углы обратной и прямой стреловидности, соответствующие условиям, повышающим продольную устойчивость соответственно при взлете - посадке винтокрыла и крейсерском его полете, и поворачивания их в соответствующие боковые ниши при его трансформации в вертолет, и имеет под хвостовой балкой двухкилевое оперение, кили которого, отклоненные под положительным углом развала от плоскости симметрии, образуют обратную V-образность и увеличивают устойчивость по рысканию и крену, при этом подвижные консоли крыльев, изменяющие их стреловидность, обеспечивают у крыльев с обратной стреловидностью максимальные их площади, соотносящиеся так, что площадь заднего крыла превышает в два раза площадь переднего, причем ломающаяся траверса, выполненная в виде цельной продольной качалки, на которой установлены мотогондола и в обтекателе главный редуктор, к выходному валу которого смонтирован центральный редуктор с удлиненными продольными выходными его валами, расположенными в соответствующих равновеликих профилированных корпусах, снабженных на концах угловыми редукторами, оснащенными на выходных валах несущими винтами, при этом цельная продольная качалка с разнесенными продольными проушинами, поперечная ось отверстий которых расположена над центром масс, и смонтированными на верхней части поперечной качалки, которая, в свою очередь, на нижней ее части оснащена разнесенными поперечными проушинами, шарнирно присоединенными к двойным разнесенным поперечным проушинам на верхней части фюзеляжа, допускающими ее поворот относительно продольной оси, расположенной вдоль плоскости симметрии, образует с поперечной качалкой продольно-поперечную овальную в плане качалку, расположенную в гофрированном обтекателе и большей своей осью вдоль плоскости симметрии изменяющую в двух плоскостях углы наклона плоскостей вращения лопастей двух несущих винтов, обеспечивает возможность фиксированного отклонения продольной и поперечной качалок в соответствующих плоскостях так, что, изменяя углы наклона в направлении полета продольной и поперечной качалок от горизонтального положения вперед - назад и влево - вправо, осуществляет при висении и крейсерском полете соответствующее поступательное перемещение.