КОНВЕРТОПЛАН Российский патент 2013 года по МПК B64C27/28 B64C37/00 

Изобретение относится к области авиационной техники и может быть использовано при разработке самолетов вертикального взлета и посадки (СВВП), в частности при проектировании конструкций высокоэкономичных и высокоскоростных конвертопланов.

Известны СВВП экспериментальные: Известны СВВП экспериментальные: Белл XV-3, Кертис-Райт Х-100, эксплуатируемые: Белл XV-15, Белл-Боинг V-22, «Оспри», Белл-Агуста ВА609, Канадир CL-84. Ружицкий Е.И. Американские самолеты вертикального взлета. М.: Астраль, ACT. 2000 г.; Зарубежное военное обозрение, №8, 2000 г., стр.36; №11, 2001 г., стр.33.; http://atikot.my1.ru/news/2009-07-03-487. http//ru.Wikipedia.org/wiki/Bell/Agusta_BA609, в которых на режимах взлета, висения и посадки применяются автоматы перекоса каждого винта для управления по тангажу, курсу и крену и содержащие фюзеляж, вертикальное и горизонтальное оперение, шасси, крыло и два установленных в гондолах на концах крыла двигателя, соединенные с воздушными винтами изменяемого шага с противоположным направлением вращения (поперечная схема установки винтов), оси которых выполнены поворотными в плоскостях, параллельных плоскости симметрии самолета, причем винты содержат автоматы перекоса и соединены трансмиссией с двигателями, а между собой соединены посредством вала синхронизации.

Недостатком известных конструктивных схем является сложность изготовления и эксплуатации автоматов перекоса и валов синхронизации, а также большие сосредоточенные массы на концах крыльев в виде двух, установленных в гондолах двигателей, применительно к легким, малоразмерным СВВП. Существенным недостатком данных схем является низкая безопасность полетов СВВП, так как выход из строя одного из двигателей приводит к аварийной ситуации.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению и взятому в качестве прототипа является патент US №5.890.441 от 06 апреля 1999 г., МПК В64С 29/04 на изобретение «Беспилотное воздушное транспортное средство с горизонтальным и вертикальным взлетом», содержащее фюзеляж, горизонтальное и вертикальное оперение, крыло и два двигателя, расположенные в корпусе фюзеляжа рядно один возле другого, соединенные с валом через трансмиссию с двумя движителями вентиляторного типа, расположенными горизонтально в корпусе фюзеляжа по продольной схеме и через трансмиссию с двумя движителями вентиляторного типа, расположенных вертикально также по продольной схеме в носовой и хвостовой частях фюзеляжа соответственно.

Недостатками данного СВВП являются: загромождение корпуса фюзеляжа и отсутствие объема для полезной нагрузки внутри корпуса фюзеляжа из-за расположения громоздких движителей, громоздкой трансмиссии, необходимой сложной гироскопической системы для стабилизации самолета, что приводит к сложной конструкции и снижению надежности и безопасности аппарата.

Решаемой задачей является упрощение конструкции аппарата и повышение его надежности и безопасности.

Техническим результатом при использовании является создание высокоэкономичного и высокоскоростного легкого и малоразмерного СВВП, обладающего высокой степенью надежности и безопасности.

Технический результат достигается тем, что в конвертоплане, содержащем фюзеляж, горизонтальное и двойное вертикальное оперение, крыло и два двигателя, расположенные в корпусе фюзеляжа, соединенные валом через трансмиссию с двумя движителями, движители - воздушные винты расположены на концах крыла и выполнены изменяемого шага с противоположным направлением вращения, а двигатели установлены в корпусе фюзеляжа навстречу друг другу и расположены над пассажирским салоном, причем двигатели соединенные с воздушными винтами через трансмиссию с общим валом, одновременно являющемся валом синхронизации, при этом оси винтов выполнены поворотными в плоскостях, параллельных плоскости симметрии самолета.

В конвертоплане для повышения безопасности аппарата, в корпус фюзеляжа введен контейнер со спасательным парашютом и расположен над пассажирским салоном.

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых отличительных признаков: компактное расположение в корпусе фюзеляжа над пассажирским салоном двух двигателей навстречу друг другу и работа их на один вал, приводящий во вращение два воздушных винта, расположенных по концам крыла, являющийся одновременно и валом синхронизации вращения винтов, отсутствие автоматов перекоса на винтах, наличие контейнера со спасательным парашютом для л.а. массой в 1000 кг.

Благодаря наличию этих признаков значительно упрощается трансмиссия аппарата, высвобождается объем в корпусе фюзеляжа для размещения полезной нагрузки, конвертоплан способен совершать горизонтальный полет на крейсерском режиме при использовании 80% мощности только одного двигателя; достигается высокая степень безопасности полета - работа обоих винтов не прекращается при отказе или отключении одного из двигателей, конвертоплан способен совершать вынужденную посадку «по самолетному» или « по вертолетному» в режиме авторотации обоих винтов, а также под куполом спасательного парашюта.

Для пояснения сущности рассмотрим чертежи.

На фиг.1 показана схема конвертоплана. На фиг.2 показаны силовые агрегаты, трансмиссия и воздушные винты, где:

1 - фюзеляж, 2 - горизонтальное оперение, 3 - вертикальное оперение, 4 - двигатели, 5 - крыло, 6 - винт в положении вертикального полета, 7 - винт в положении горизонтального полета, 8 - трансмиссия, 9 - вал привода винтов(вал синхронизации), 10 - закрылок-элерон, 11 - валы винтов, 12 - контейнер со спасательным парашютом, 13 - обгонные муфты, 14 - шестеренки.

Предлагаемый конвертоплан работает следующим образом.

Вся мощность двух двигателей 4 через трансмиссию 8 передается на воздушные винты 6 и 7. На режимах взлета, висения и посадки оси 11 воздушных винтов 7 повернуты в вертикальное положение так, что тяга воздушных винтов 6 направлена вверх. Величина вертикальной тяги регулируется оборотами двигателей и общим шагом воздушных винтов 6 и 7. На этих режимах управление по крену осуществляется дифференциальным изменением шага винтов и отклонением элеронов в положение закрылков 10, создающее необходимый поперечный момент. Управление по курсу осуществляется дифференциальным изменением углов положения осей вращения воздушных винтов (одна ось отклонена на угол 88°, а другая на угол 102° относительно горизонтальной плоскости), что создает необходимый момент в горизонтальной плоскости. Управление по тангажу осуществляется синхронным поворотом осей воздушных винтов и опусканием или подъемом закрылков 10.

Переход в горизонтальный полет производится поворотом валов 11 воздушных винтов в горизонтальное положение 7. Горизонтальный полет осуществляется конвертопланом, как обычным самолетом.

Переход из горизонтального полета в режим висения и посадки осуществляется в обратном порядке.

Технико-экономическое обоснование

По сравнению с известными аналогами заявляемое техническое решение при помощи совокупности существенных признаков позволяет упростить конструкцию летательного аппарата, что удешевляет конвертоплан на стадиях изготовления и эксплуатации и обеспечивает высокую степень безопасности полета.

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к летательным аппаратам вертикального взлета и посадки. Конвертоплан содержит фюзеляж (1), горизонтальное (2) и двойное вертикальное оперение (3), крыло (5), два двигателя (4), установленные навстречу друг другу и расположенные в корпусе фюзеляжа над пассажирским салоном. Движители - воздушные винты (6, 7), расположенные на концах крыла (5), - выполнены изменяемого шага с противоположным направлением вращения. Двигатели (4) соединены с воздушными винтами (6, 7) через трансмиссию (8) с общим валом (9), одновременно являющимся валом синхронизации. Оси винтов выполнены поворотными в плоскостях, параллельных плоскости симметрии конвертоплана. Для повышения безопасности летательного аппарата в корпус фюзеляжа (1) введен контейнер со спасательным парашютом (12), расположенный над пассажирским салоном. Повышается надежность и безопасность летательного аппарата. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Конвертоплан, содержащий фюзеляж, горизонтальное и двойное вертикальное оперение, крыло и два двигателя, расположенные в корпусе фюзеляжа, соединенные валом через трансмиссию с двумя движителями, отличающийся тем, что движители - воздушные винты расположены на концах крыла и выполнены изменяемого шага с противоположным направлением вращения, а двигатели установлены в корпусе фюзеляжа навстречу друг другу и расположены над пассажирским салоном, причем двигатели соединены с воздушными винтами через трансмиссию с общим валом, одновременно являющимся валом синхронизации, при этом оси винтов выполнены поворотными в плоскостях, параллельных плоскости симметрии летательного аппарата.

2. Конвертоплан по п.1, отличающийся тем, что для повышения его безопасности в корпус фюзеляжа введен контейнер со спасательным парашютом, расположенный над пассажирским салоном.