Реактивный вертолет Российский патент 2018 года по МПК B64C27/18 

Известны реактивные вертолеты с приводом несущего винта от расположенных на концах несущих лопастей прямоточных двигателей, известны вертолеты с компрессионным приводом, когда сжатый воздух или отработанные газы от газотурбинного двигателя прокачиваются через лопасти винта и выбрасываются через сопла на задней кромке лопастей, известны вертолеты с дожиганием горючего в соплах лопастей, куда подается сжатый воздух.

Как правило, все эти вертолеты экономически не эффективны, т.к. прокачка воздуха через лопасти связана с большими потерями на сопротивление в самих лопастях и во втулке винта, кроме того, уплотнения для подачи воздуха и горючего от неподвижной оси винта к подвижной втулке несущего винта создают значительное сопротивление вращению винта и, кроме потери мощности винта, создают дополнительный момент вращения, передаваемый вертолету.

Известен мини-вертолет, созданный группой Б.Я. Жеребцова, Ю.С. Брагинского и Ю.Л. Старинина, оснащенный двухлопастным винтом и миниатюрными прямоточными, пульсирующими двигателями, установленными на концах лопастей. Длина двигателей не превышала 25 см.

Мини-вертолет имел следующие недостатки:

1) высокий расход топлива;

2) уменьшение тяги двигателей при раскручивании винта до 45% к номиналу;

3) ухудшенное качество винта в режиме авторотации;

4) сильный шум от двигателей.

Анализ этих недостатков показывает, что низкая тяга двигателей объясняется тем, что двигатели имеют малую длину и выхлопные газы не разгоняются в коротком сопле до скоростей 300-400 м\сек, поэтому возрастает частота пульсаций в пульсирующих двигателях в 2-3 раза, а это приводит к повышению расхода горючего тоже в 2-3 раза. Далее двигатели располагаются на концах лопастей, где скорость набегающего потока воздуха на двигатели - максимальна, поэтому при раскрутке винта тяга двигателей падает до 45%, чтобы избавиться от последнего недостатка, необходимо, чтобы воздух засасывался в двигатель в зоне оси несущего винта, желательно сверху вниз, в этом случае входящий в двигатель воздух не имеет импульса и поэтому тяга двигателя не будет зависеть от скорости вращения винта.

Таким образом можно сделать реактивный вертолет в несколько (2,5×2,5×2,5×2,5×1,55=19,8) раз более эффективным, чем прототип, т.е. время полета ранцевого вертолета возрастет с 20 мин. до 5 часов, с тем же запасом горючего.

Целью предлагаемого изобретения является реактивный вертолет с меньшим расходом топлива, с тягой двигателей, не уменьшающейся от скорости вращения винта, улучшение авторотационных свойств винта.

Достигается она тем, что двигатель реактивный, например пульсирующий или мини-ТРД, рис 1, 2, п. 4, помещается во внутрь лопастей с проходом воздуха, газовой смеси, выхлопных газов от оси несущего винта к периферии с выходом выхлопных газов через выхлопные сопла, расположенные в задних кромках лопастей п. 8.

Для увеличения мощности вертолета реактивные двигатели (ТРД), п. 5, рис. 1, 2, устанавливаются на втулку несущего винта с выходом реактивной струи в сторону задней кромки лопасти несущего винта п. 9.

На рис. 1 и 2 приведены чертежи предлагаемого реактивного вертолета.

Краткое описание чертежей

На рис. 1 и 2 изображена фронтальная проекция узла несущего винта и вид сверху предлагаемого реактивного вертолета без автомата перекоса, без системы подачи горючего, без системы энергообеспечения.

Ось п. 1 рис. 1 реактивного вертолета соединена неподвижно с корпусом п.10 вертолета, на ось с помощью подшипниковой пары п.6 установлена свободно-вращающаяся втулка п. 2, в верхней части которой укреплены оси п. 11 на подшипниковых парах п. 7 колебания лопастей несущего винта п. 3, внутри лопастей установлены реактивные двигатели (ПуВРД или ТРД) п. 4. Для увеличения мощности реактивного вертолета реактивные двигатели п. 5 устанавливаются на втулку п. 2 несущего винта, рис. 1, 2.

Работает вертолет следующим образом:

Горючее поступает через систему питания в камеры сгорания двигателей, расположенных в лопастях несущего винта, продукты сгорания ускоряются в сопле двигателя п. 4, рис.(1 и 2), поворачиваются на 90° в сторону задней кромки лопасти и выходят, разгоняя лопасти несущего винта. Т.к. воздух в лопастные двигатели заходит со стороны оси несущего винта, тяга двигателей не уменьшается при раскрутке несущего винта. Для увеличения мощности вертолета реактивные двигатели п. 5 (рис. 1, 2) устанавливаются на свободно вращающуюся втулку п. 2 несущего винта п. 3 (рис. 1, 2) перпендикулярно втулке п. 2, рис. 1, с выходом выхлопных газов в сторону, противоположную направлению вращения несущего винта, как показано на рис. 2, п. 9, при этом входной диффузор двигателя может быть как параллелен выхлопному соплу, так и перпендикулярен, чтобы также избавиться от снижения тяги реактивных двигателей при раскрутке несущего винта.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям реактивных приводов несущих винтов. Вертолет с реактивным приводом несущего винта имеет автомат перекоса, систему подачи горючего, систему энергообеспечения, реактивные двигатели, обеспечивающие вращение лопастей несущего винта без редуктора. Реактивные двигатели размещены внутри лопастей вдоль их осей с движением газового потока через двигатели в направлении от оси винта к периферии лопастей с выходом газов в сторону задней кромки лопастей несущего винта, т.е. в сторону, противоположную направлению вращения несущего винта. Дополнительные реактивные двигатели размещены на втулке несущего винта с движением газового потока через двигатели в направлении от оси несущего винта в сторону, противоположную направлению вращения несущего винта. Повышается эффективность работы и мощность вертолета. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Вертолет с реактивным приводом несущего винта, имеющий автомат перекоса, систему подачи горючего, систему энергообеспечения, реактивные двигатели, обеспечивающие вращение лопастей несущего винта без редуктора, отличающийся тем, что реактивные двигатели размещены внутри лопастей вдоль их осей с движением газового потока через двигатели в направлении от оси винта к периферии лопастей с выходом газов в сторону задней кромки лопастей несущего винта, т.е. в сторону, противоположную направлению вращения несущего винта.

2. Вертолет по п. 1, отличающийся тем, что для повышения мощности вертолета, реактивные двигатели размещены на втулке несущего винта с движением газового потока через двигатели в направлении от оси несущего винта в сторону, противоположную направлению вращения несущего винта.