ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ Российский патент 2018 года по МПК B64C27/08 B64C27/30 

Предлагаемое изобретение относится к авиационной технике. Изобретение может быть использовано при разработке гражданских летательных аппаратов, в частности вертикального взлета и посадки.

Конвертируемые ЛА, обладающие уникальной способностью сочетать преимущества вертикальной взлет - посадки и крейсерского полета с опорой на крыло, могут получить в будущем достаточно широкое применение. Преобразование ЛА происходит в полете путем разворота винтомоторной группы из вертолетной конфигурации в самолетную, с помощью поворотных мотогондол или крыла (крыльев) с винтами.

Аналогами предлагаемого технического решения являются летательные аппараты ВА-609, ХС-142А (США), CL-84 (Канада), Airbus Vahana и др. (см. интернет-сайт www.airwar.ru). содержащие крыло с поворотным механизмом, фюзеляж, хвостовое оперение и двигатели с воздушными винтами, размещенными на крыле.

Недостатком обычных конвертируемых ЛА является необходимость применения трансмиссии, связывающей воздушные винты, для обеспечения безопасности при отказе одного из двигателей. Низкооборотные воздушные винты требуют использования редукторов, что усложняет конструкцию и вес силовой установки.

Применение многороторных ЛА, например, с электрическими двигателями, решает проблему безопасности при отказе и позволяет использовать двигатели без редукторов.

В частности, прототип - летательный аппарат Airbus Vahana (Фиг. 1 Приложения) выполнен по схеме тандем с двумя поворотными крыльями, фюзеляжем, вертикальными килями, расположенными на конце заднего крыла, а также маршевой силовой установкой с воздушными винтами и дополнительными воздушными винтами, установленными с возможностью убирания. Восемь двигателей с тянущими воздушными винтами установлены по четыре на каждом крыле. Часть винтов в горизонтальном полете останавливается и убирается.

Использование схемы тандем позволяет разместить необходимое количество двигателей с винтами на каждом крыле. Однако размах (удлинение) каждого из крыльев ограничен по соображениям прочности, следовательно, ограничены и диметры винтов, размещаемых вдоль передней кромки крыла. Уменьшение диаметра винтов должно сопровождаться увеличением их количества для сохранения требуемой нагрузки на ометаемую площадь. Низкая нагрузка на ометаемую площадь винта необходима для увеличения тяги на взлете и посадке, а также для обеспечения безотрывного обтекания крыла и достижения приемлемой устойчивости и управляемости на переходных режимах. При высоких нагрузках на ометаемую площадь винт энергетически не эффективен, а высоконапорная струя от винта приводит к разрушению подстилающей поверхности аэродрома.

Техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение высокой энергетической эффективности, как на режимах вертикального взлета и посадки, так и в крейсерском полете, а также обеспечение безопасности при отказе какого-либо из двигателей.

Технический результат достигается разработкой летательного аппарата, содержащего фюзеляж, поворотное крыло, маршевую силовую установку с воздушными винтами и дополнительные воздушные винты, установленные с возможностью убирания, дополнительно содержащий размещенные на поворотном крыле складывающиеся балки для дополнительных воздушных винтов. Летательный аппарат содержит обтекатель для убирания складывающихся балок. Складывающиеся балки расположены на верхней и нижней частях крыла с возможностью складывания назад по потоку.

На Фиг. 1 изображен предлагаемый летательный аппарат в взлетно-посадочной конфигурации.

На Фиг. 2 изображен предлагаемый летательный аппарат в переходной конфигурации.

На Фиг. 3 изображен предлагаемый летательный аппарат в крейсерской конфигурации.

Предлагаемый ЛА имеет фюзеляж 1, хвостовое оперение 2, поворотное крыло 3 с маршевой силовой установкой и воздушными винтами 4, а также дополнительные воздушные винты 5, размещенные симметрично по обе стороны крыла на складывающихся балках 6. На каждой из консолей вдоль и перед передней кромкой крыла 3 может быть размещено по три воздушных винта маршевой силовой установки 4, еще по четыре дополнительных воздушных винта 5 размещены на складывающихся балках 6. При вертикальном взлете и посадке крыло 3 повернуто под углом 90° по отношению к фюзеляжу 1, для создания вертикальной тяги. Складывающиеся балки 6 с дополнительными воздушными винтами 5 находятся в разложенном состоянии, также создавая вертикальную тягу.

В переходной конфигурации консоли крыла 3 повернуты по потоку, обеспечивая подъемную силу. Все винты маршевой силовой установки 4 и дополнительные винты 5 создают горизонтальную тягу.

В крейсерской конфигурации дополнительные винты 5 на складывающихся балках 6 останавливаются, при этом складывающиеся балки 6 убираются назад по потоку в обтекатель. Пропульсивную тягу создают воздушные винты маршевой силовой установки 4.

Применение многовинтовой схемы, в частности, с электрическими двигателями, решает проблему безопасности при отказе и позволяет использовать двигатели без редукторов, что снижает вес и упрощает конструкцию.

В соответствии с импульсной теорией малая нагрузка на ометаемую площадь ротора (отношение мощности к площади ротора) обеспечивает высокую энергетическую эффективность (отношение тяги к мощности) на малых скоростях. Использование складывающихся балок для дополнительных винтов дает возможность увеличения количества роторов при сохранении нагрузки на ометаемую площадь, что обеспечивает одинаковую тягу, повышенную безопасность и более простое управление, не увеличивая при этом размах крыла.

Таким образом достигается обеспечение высокой энергетической эффективности, как на режимах вертикального взлета и посадки, так и в крейсерском полете, а также обеспечение безопасности при отказе какого-либо из двигателей.

Приложение

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям летательных аппаратов вертикального взлета и посадки. Летательный аппарат содержит фюзеляж, хвостовое оперение, поворотное крыло, маршевую силовую установку с воздушными винтами, установленными на крыле, и убираемую в крейсерском полете вспомогательную силовую установку с винтами, размещенными на поворотных балках по обеим сторонам крыла. На каждой консоли может быть размещено по 7 воздушных винтов - по 3 винта, расположенных вдоль и перед передней кромкой крыла, и 4 винта, расположенных симметрично по обеим сторонам крыла на поворотных балках. Складывающиеся балки установлены с возможностью складывания назад по потоку. Достигается высокая энергетическая эффективность винтов как на режимах вертикального взлета и посадки, так и в крейсерском полете, а также обеспечение безопасности при отказе какого-либо из двигателей. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Летательный аппарат, содержащий фюзеляж, поворотное крыло, маршевую силовую установку с воздушными винтами и дополнительные воздушные винты, установленные с возможностью убирания, отличающийся тем, что дополнительно содержит размещенные на поворотном крыле складывающиеся балки для дополнительных воздушных винтов.

2. Летательный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что содержит обтекатель для убирания складывающихся балок.

3. Летательный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что складывающиеся балки установлены с возможностью складывания назад по потоку.

4. Летательный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что складывающиеся балки расположены на верхней и нижней частях крыла.