ТРЕХМОТОРНЫЙ ГЕЛИПЛАН Российский патент 2012 года по МПК B64C27/22 

Изобретение относится к авиации, к вертолетам и гелипланам.

Известен гелиплан, состоящий из двух несущих винтов и источника продольной тяги, см. пат. US 3025022.

Стоимость двух газотурбинных или турбореактивных двигателей мощностью по 100% больше, чем одного двигателя мощностью 200%, а стоимость четырех двигателей мощностью по 50% еще больше. Чаще всего такая же зависимость наблюдается и относительно массы двигателей. Поэтому, исходя в основном из экономических соображений, на практике вертолеты легкого класса оснащаются одним двигателем, среднего класса - двумя двигателями, и тяжелого класса - четырьмя двигателями. Однако практика показала, что груженый вертолет с двумя двигателями не способен продолжить полет на одном двигателе, а пустой - способен, но оставшийся двигатель при этом вследствие предельного форсажа после полета снимается с эксплуатации. Все сказанное относится и к перспективному классу летательных аппаратов - к гелипланам. Оптимальной для вертолетов и гелипланов среднего и тяжелого классов являлась бы трехдвигательная силовая установка. Однако для вертолетов она неудобна вследствие трудности компоновочных решений. Гелиплан же, в отличие от вертолетов, имеет источник продольной тяги (далее «тяга») - один или более тянущих или толкающих воздушных винтов, или же компрессоры второго контура двухконтурного турбореактивного двигателя, желательно, с регулируемым наклоном лопаток компрессора, например НК-93.

При этом мощность двигательной установки распределяется так: в режиме вертикального полета 99% мощности идет на несущие винты, а в режиме горизонтального полета примерно 2/3 мощности идет на тягу, а остальная 1/3 - на несущие винты. Учитывая эту особенность гелипланов можно применить оптимальное со всех точек зрения решение: гелиплан имеет три двигателя, один из которых имеет передачу мощности только на несущий винт, а два других имеют передачу мощности на несущий винт и на тянущий или толкающий винт или компрессор.

Двухвинтовой гелиплан, как и двухвинтовой вертолет, может иметь поперечную, соосную и продольную схему расположения несущих винтов. Поперечная и продольная схемы имеют синхронизирующий вал, объединяющий все три двигателя и редукторы несущих винтов и тяги.

ВАРИАНТ 1. Гелиплан имеет два несущих винта расположены поперечно в одной плоскости, расстояние между их осями меньше диаметра винтов, вращение винтов в разные стороны синхронизировано, причем два двигателя с тягой расположены у несущих винтов и соединены синхронизирующим валом, а один двигатель расположен посередине между ними и также соединен с синхронизирующим валом. То есть лопасти двух несущих винтов взаимно проходят в промежутках друг друга как зубья шестерен. Этот вариант имеет одну положительную особенность: при хорошей центровке несущие винты могут не иметь автоматов перекоса, а быть простыми ВИШ (винт изменяемого шага). Управление по тангажу в режиме висения при этом не осуществляется, а нужное продольное перемещение и поворот осуществляются с применением правой и левой тяги. Но при этом вектор приложения тяги должен быть выше центра тяжести аппарата.

ВАРИАНТ 2. Гелиплан имеет два несущих винта, расположенных соосно, причем автомат перекоса есть только у одного из них, а второй имеет изменяемый общий шаг, при этом два двигателя расположены по бокам фюзеляжа, а один - в фюзеляже или на нем. Полностью управляемым имеет смысл сделать только нижний несущий винт, а верхний может быть ВИШ, управляемым через полый вал. Один из винтов, лучше нижний, имеет смысл сделать примерно в 1,5 раза меньшего диаметра, чем верхний, но имеющий большее число лопастей и большую угловую скорость.

ВАРИАНТ 3. Гелиплан имеет два несущих винта, расположенных последовательно, причем около переднего винта расположен двигатель, работающий только на несущие винты, а около заднего винта расположены два других двигателя. Несущие винты при этом могут быть расположены в одной плоскости, как в варианте 1, или друг над другом. Такое расположение двигателей во всех вариантах выбрано для того, чтобы ни один участок синхронизирующего вала ни при полной мощности, ни при работе на любых двух двигателях не передавал мощность большую, чем мощность одного двигателя, правда на форсированном режиме.

Применение изобретения повысит надежность гелипланов, особенно боевых, и гидрогелипланов.

На фиг.1, 2, 3 показан трехмоторный гелиплан поперечной компоновки, где 1 - фюзеляж, 2 - пилоны двигателей, 3 - несущие винты, 4 - тянущие винты, 5 - горизонтальное оперение, 6 - киль, 7 - жалюзи для выпуска газов среднего двигателя, 8 - двигатели. На фиг.4, 5 показан гелиплан сосной компоновки, где 9 - компрессоры с изменяемым наклоном лопаток или воздушные винты в кольце. Причем нижний несущий винт в 1,5 раза меньшего диаметра, чем верхний.

На фиг.6, 7 показан гелиплан продольной компоновки с несущими винтами, расположенными в одной плоскости.

Работают гелипланы так: при взлете и посадке 95-99% мощности всех трех двигателей передается на несущие винты, а оставшая часть мощности передается на тягу для компенсации ветра и продольного маневра. В горизонтальном полете мощность одного двигателя передается на несущие винты, а два других двигателя создают тягу.

В поперечной и сосной схемах выхлопные газы среднего двигателя могут выпускаться через жалюзи 7 для управления по тангажу и/или направлению.

При выходе из строя любого двигателя мощность оставшихся двух примерно поровну расходуется на несущие винты и на тягу.

Изобретение относится к области авиации, в частности, к комбинированным вертолетам. Трехмоторный гелиплан содержит несущий винт/винты и тянущий или толкающий винт/винты или компрессор/компрессоры второго контура турбореактивного двигателя. Гелиплан имеет три двигателя, один из которых передает мощность только на несущий винт, а два других имеют передачу мощности на несущий винт и на тянущий или толкающий винт, или компрессор. Гелиплан может быть выполнен по поперечной, сосной или продольной схемам. Двигатели могут располагаться или в ряд в поперечной плоскости гелиплана, или два расположены по бокам фюзеляжа, а один в фюзеляже или на нем, или один двигатель расположен у переднего винта, а два около заднего. Достигается повышение надежности гелипланов. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Трехмоторный гелиплан, содержащий несущий винт/винты и тянущий или толкающий винт/винты или компрессор/компрессоры второго контура турбореактивного двигателя, отличающийся тем, что имеет три двигателя, один из которых имеет передачу мощности только на несущий винт, а два других имеют передачу мощности на несущий винт и на тянущий или толкающий винт или компрессор.

2. Гелиплан по п.1, отличающийся тем, что два несущих винта расположены поперечно в одной плоскости, расстояние между их осями меньше диаметра винтов, вращение винтов в разные стороны синхронизировано, причем два двигателя с тягой расположены у несущих винтов и соединены синхронизирующим валом, а один двигатель расположен посередине между ними и также соединен с синхронизирующим валом.

3. Гелиплан по п.1, отличающийся тем, что два несущих винта расположены соосно, причем автомат перекоса имеет только один из них, а второй имеет изменяемый общий шаг, причем два двигателя расположены по бокам фюзеляжа, а один - в фюзеляже или на нем.

4. Гелиплан по п.1, отличающийся тем, что два несущих винта расположены последовательно, причем около переднего винта расположен двигатель, работающий только на несущие винты, а около заднего винта расположены два других двигателя.