САМОЛЕТ Российский патент 2015 года по МПК B64D27/02 

Изобретение относится к области авиации, конкретно к самолетам с тяговым воздушным винтом. В открытой литературе нет описания самолета, использующего тяговый РЕАКТИВНЫЙ ВИНТ (Реактивный пропеллер). Поэтому изобретение пионерское.

Основной причиной небольшой скорости и малой экономичности горизонтального полета современного самолета с тяговым воздушным винтом на скорости выше 500-600 км/час является сложение окружной скорости вращения лопасти винта и скорости горизонтального полета. При приближении суммарной скорости к скорости звука на лопасти возникает волновой кризис со всеми негативными последствиями.

Задача изобретения - существенное повышение экономичности до скорости горизонтального полета 900-1000 км/час.

Поставленная цель достигается тем, что САМОЛЕТ СОДЕРЖИТ ФЮЗЕЛЯЖ, КРЫЛО, ТУРБОВИНТОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ И РЕАКТИВНЫЙ ПРОПЕЛЛЕР С ЖЕСТКИМ ВОЗДУШНЫМ ВИНТОМ (Патент №2378155), С ФИКСИРОВАННОЙ УСТАНОВКОЙ ЛОПАСТЕЙ, ПРОДОЛЬНЫЕ ОСИ КОТОРЫХ РАСПОЛОЖЕНЫ СТРЕЛОВИДНО ПО ОТНОШЕНИЮ К ВЕКТОРУ ОКРУЖНОЙ СКОРОСТИ СЕЧЕНИЯ ЛОПАСТИ, А В КОНЦЕ ЛОПАСТИ УСТАНОВЛЕН КОМПРЕССОРНЫЙ ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (Патент №2495269).

Между достигаемым техническим эффектом и существом изобретения имеется следующая причинно-следственная связь:

Стреловидное по отношению к вектору окружной скорости сечения лопасти расположение лопастей жесткого воздушного винта с фиксированной геометрией лопастей по патенту №2378155 на высокой дозвуковой скорости позволяет существенно отодвинуть начало появления волнового кризиса, а на сверхзвуковой скорости способствует получению высоких характеристик профиля лопасти.

На фиг. 1 представлена схема высокоскоростного высокоэкономичного самолета с реактивным пропеллером.

На крыле самолета (1) установлен турбовинтовой двигатель (2), а в хвостовой части фюзеляжа (3) расположен реактивный пропеллер (4), снабженный компрессорным воздушно-реактивныым двигателем (5).

Самолет работает следующим образом: разгон самолета и горизонтальный полет до скорости 500-600 км/час осуществляется посредством обычных турбовинтовых двигателей (2). На скорости 500-600 км/час включается реактивный пропеллер (4), а воздушный винт турбореактивного двигателя останавливают и устанавливают лопасти винта во флюгерное положение. Затем самолет разгоняется реактивным пропеллером до скорости 900-1000 км/час. Посадка самолета осуществляется в обратной последовательности и перед самой посадкой лопасти винта турбовинтового двигателя устанавливают на отрицательные углы.

ОБОСНОВАНИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА СХЕМЫ САМОЛЕТА:

1. ПОВЫШЕНИЕ СКОРОСТИ ПОЛЕТА ОБУСЛОВЛЕНО СУЩЕСТВЕННЫМ УВЕЛИЧЕНИЕМ УГЛА СТРЕЛОВИДНОСТИ ЛОПАСТИ РЕАКТИВНОГО ПРОПЕЛЛЕРА ПО СРАВНЕНИЮ С УГЛОМ СТРЕЛОВИДНОСТИ ЛОПАСТИ ИЗВЕСТНЫХ СОВРЕМЕННЫХ ВИНТОВ ВИНТОВЕНТИЛЯТОРОВ.

2. ПОВЫШЕНИЕ ЭКОНОМИЧНОСТИ ОБУСЛОВЛЕНО ВЫСОКИМ КПД КОМПРЕССОРНОГО ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ по Патенту №2495269.

На фиг.2 представлена схема расположения лопастей воздушного винта по патенту №2378155. Из схемы расположения лопастей видно, что при четырех опорных силовых лопастях длиной равной 0,5 R угол стреловидности продольной оси лопасти по отношению к вектору окружной скорости сечения лопасти в конце лопасти равен 30°, на радиусе 0,7 R угол равен 45°, а на радиусе 0,5 R угол стреловидности достигает величины 70°

При окружной сверхзвуковой скорости вращения концов лопастей винта 300-600 м/сек, естественно, область аэродинамической поверхности лопасти с максимальным проявлением волнового кризиса (скорость притекания потока воздуха к поверхности лопасти соответствует числу М=1) будет расположена в области радиуса (0,7-0,6) R, где величина угла стреловидности лопасти достигает 60°-70°.

Поскольку концы лопастей винта при этом работают на сверхзвуковой скорости, далекой от скорости соответствующей области волнового кризиса, это позволит существенно уменьшить диаметр винта, увеличить скорость горизонтального полета самолета до высоких дозвуковых скоростей и в перспективе позволит винту работать на сверхзвуковой скорости полета самолета

Фиксированная геометрия лопастей приводит к ухудшению характеристик винта на всех режимах, отличных от расчетного. Однако это одновременно ОГРОМНОЕ достижение, т.к. она упрощает и усиливает конструкцию высокоскоростного винта.

Наличие турбовинтовых двигателей позволит КАРДИНАЛЬНО УЛУЧШИТЬ ЭКОЛОГИЮ, т.к. именно для этого реактивный пропеллер включают только после набора высоты на скорости полета 600 км/час, что ОГРАДИТ ЛЮДЕЙ, ПРОЖИВАЮЩИХ В РАЙОНЕ АЭРОДРОМА, ОТ ШУМА И ЗАГАЗОВАННОСТИ ТЕРРИТОРИИ ДВИГАТЕЛЯМИ РЕАКТИВНОГО ПРОПЕЛЛЕРА, ПО МОЩНОСТИ НА ПОРЯДОК ПРЕВОСХОДЯЩИМИ МОЩНОСТЬ ТВД ЭТОГО ЛАЙНЕРА.

Известно, что для получения максимальной эффективности работы авиационных двигателей при создания тяги необходимо отбрасывать как можно большую массу воздуха с как можно меньшим ускорением. Достигается это в двухконтурных и винтовентиляторных двигателях путем сложения потоков воздуха на выходе из реактивного сопла с потоком воздуха от винта вентилятора или винтовентилятора.

В компрессорном воздушно-реактивном двигателе по патенту №2495269 эта же цель достигается на входе в реактивное сопло, где в камере смешения газов смешивается газ из камеры сгорания с потоком воздуха от компрессора предварительного сжатия воздуха. Кроме того, это приводит к уменьшению скорости истечения газа из сопла, что позволит использовать меньшую рабочую окружную скорость вращения сопла, т.е. позволит установить сопло не на конце лопасти, расположенной стреловидно, а на конце силовой опорной лопасти винта.

Изобретение относится к области авиационной техники. Самолет содержит фюзеляж, крыло, турбовинтовой реактивный двигатель и реактивный пропеллер со стреловидно расположенными лопастями с большим углом стреловидности. Изобретение направлено на повышение экономичности. 2 ил.

Высокоскоростной высокоэкономичный самолет, содержащий фюзеляж, крыло, турбовинтовой двигатель и пропеллер с фиксированной геометрией лопастей, продольные оси которых расположены стреловидно по отношению к вектору окружной скорости сечения лопастей, при этом в конце каждой лопасти установлен компрессорный воздушно-реактивный двигатель.