ЛОПАСТЬ НЕСУЩЕГО ВИНТА АВТОЖИРА ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПОДЪЕМНОЙ СИЛЫ ЗА СЧЕТ АВТОРОТАЦИИ Российский патент 2020 года по МПК B64C27/473 B64C27/02 

Настоящее изобретение относится к лопасти несущего винта автожира для создания подъемной силы за счет авторотации. Лопасть несущего винта автожира содержит внутренний участок профиля на стороне комля, который имеет первый профиль. В дополнение лопасть несущего винта автожира имеет основной участок профиля, который имеет второй профиль, отличный от первого профиля. Кроме того, лопасть несущего винта автожира имеет кривую глубины профиля, которая убывает монотонно в продольном направлении лопасти несущего винта автожира от участка комля лопасти в направлении законцовки лопасти.

Несущий винт автожира, в отличие от вертолета, не приводят в движение, а он скорее сам приводится во вращение за счет относительного потока, и это называется авторотацией. Для создания относительного потока автожир содержит пропеллер, приводимый в движение двигателем, который создает поступательное движение, и оно создается за счет перемещения автожира сквозь окружающий воздух относительного потока. Поскольку лопасть несущего винта автожира не приводят в движение, отсутствует необходимость в рулевом винте, компенсирующем реактивный момент, как в случае с вертолетом. В дополнение автожир имеет высокий уровень безотказной работы вследствие того, что несущий винт автожира находится в авторотации, и, следовательно, в случае отказа пропеллера, несущий винт автожира все еще будет находиться в авторотации, и приземление будет подобно приземлению планера и будет относительно безопасным.

Для создания авторотации лопасти несущего винта автожира указанного несущего винта автожира получают энергию от объема воздуха, который проходит снизу вверх через область, описываемую несущим винтом автожира, и преобразуют эту энергию во вращение (авторотацию) и подъемную силу. В этом случае важно отметить, что внутренний участок, который расположен смежно с осью вращения несущего винта автожира, лопасти несущего винта автожира служит для приведения в авторотацию, т. е. он ускоряет лопасть несущего винта автожира. Внешний участок лопасти несущего винта автожира, который расположен удаленно от оси вращения, служит для замедления авторотации. Однако этот внешний участок также создает наибольшую подъемную силу из-за более высокой скорости вращения лопасти несущего винта автожира. Во время перемещения лопасти несущего винта автожира также создается лобовое сопротивление, которое зависит от скорости движения лопасти несущего винта автожира сквозь окружающий воздух (эффективной скорости набегающего потока) и от формы лопасти несущего винта автожира. Более высокие скорости потока приводят к большему лобовому сопротивлению. Лобовое сопротивление также зависит от подъемной силы. Чем большую подъемную силу создает участок лопасти несущего винта автожира, тем больше лобовое сопротивление. Следовательно, в целом, лобовое сопротивление значительно увеличивается в направлении законцовки лопасти несущего винта автожира.

В документе GB 452 366 A описана лопасть несущего винта для автожира. В нем раскрыта лопасть несущего винта, имеющая по существу прямоугольную форму в плане. В этом случае профиль поперечного сечения может меняться вдоль длины лопасти несущего винта. Недостаток лопасти несущего винта этого типа заключается в том, что он имеет большое лобовое сопротивление.

Следовательно, целью настоящего изобретения является создание лопасти несущего винта автожира, которая имеет меньшее лобовое сопротивление.

Цель достигается с помощью лопасти несущего винта автожира для автожира, имеющей признаки по независимому пункту 1.

Предоставлена лопасть несущего винта автожира для создания подъемной силы за счет авторотации, которая содержит внутренний участок профиля и основной участок профиля. Кроме того, лопасть несущего винта автожира предпочтительно имеет форму в плане, которая сужается радиально наружу. Поперечное сечение, в частности, под углом 90° относительно продольного направления, через лопасть несущего винта автожира называется профилем лопасти несущего винта автожира. Расположение отдельных профилей рядом друг с другом вдоль определенной линии и/или кривой от комля лопасти вплоть до законцовки лопасти называется аэродинамическим профилем.

В дополнение лопасть несущего винта автожира имеет переднюю кромку, которая идет впереди во время авторотации несущего винта автожира, и заднюю кромку, которая идет позади во время авторотации несущего винта автожира. Передняя кромка и задняя кромка определяют форму в плане лопасти несущего винта автожира. Расстояние между передней кромкой и задней кромкой, в частности, под углом 90° относительно продольного направления, называется глубиной профиля.

Кроме того, лопасть несущего винта автожира имеет сторону низкого давления, на которой создается низкое давление в условиях нормального полета автожира, и сторону высокого давления, на которой создается высокое давление в условиях нормального полета автожира. В этом случае сторона низкого давления может быть выполнена в виде выпуклой поверхности лопасти несущего винта автожира, и сторона высокого давления может быть выполнена в виде по существу плоской поверхности. Однако, в частности, эффект смещения набегающего воздуха реализуется за счет профиля лопасти несущего винта автожира таким образом, что, когда воздух протекает вокруг лопасти несущего винта автожира, поток на верхней стороне лопасти несущего винта автожира, а именно стороне низкого давления, в среднем ускоряется сильнее, чем на нижней стороне лопасти несущего винта автожира, а именно стороне высокого давления. Согласно закону Бернулли возникает распределение давления, которое соответствует локальной скорости потока, при этом результирующая разность давлений между верхней стороной и нижней стороной обеспечивает подъемную силу лопасти несущего винта автожира. Это приводит к возникновению подъемной силы всего несущего винта автожира и, следовательно, автожира. В этом случае это вышеупомянутое распределение давления зависит от конкретного профиля лопасти несущего винта автожира. Если профиль, например, меняется таким образом, что локальная скорость потока воздуха по всей стороне низкого давления становится выше, подъемная сила, например, может быть увеличена. Аэродинамические свойства лопасти несущего винта автожира, в частности, ее летно-технические данные, следовательно, зависят от профиля лопасти несущего винта автожира.

Лопасть несущего винта автожира также содержит внутренний участок профиля на стороне комля, который имеет первый профиль. Этот первый профиль может также проходить, например, вдоль всей длины внутреннего участка профиля. В дополнение лопасть несущего винта автожира имеет основной участок профиля на стороне законцовки, который имеет второй профиль, отличный от первого профиля. Этот второй профиль может также проходить, например, вдоль всей длины основного участка профиля. Разные потоки относительно лопасти несущего винта автожира могут быть предусмотрены за счет по меньшей мере двух разных профилей лопасти несущего винта автожира.

В дополнение лопасть несущего винта автожира имеет внутренний участок профиля на комле лопасти и/или смежно с ним, внешний участок профиля на законцовке лопасти и/или смежно с ней и/или основной участок профиля между комлем лопасти и законцовкой лопасти. Следовательно, внутренний участок профиля, основной участок профиля и внешний участок профиля расположены последовательно от комля лопасти вплоть до законцовки лопасти. В этом случае каждый из внутреннего участка профиля, внешнего участка профиля и/или основного участка профиля имеет, в частности, разный профиль. В дополнение, как описано выше, скорость потока окружающего воздуха увеличивается вокруг участка лопасти несущего винта автожира. Благодаря трем участкам могут быть предусмотрены скорости потока, которые отличаются вдоль лопасти несущего винта автожира.

Более того, лопасть несущего винта автожира имеет кривую глубины профиля, которая убывает монотонно в продольном направлении лопасти несущего винта автожира от участка комля лопасти в направлении законцовки лопасти. В этом случае кривая глубины профиля впервые убывает начиная с максимальной глубины профиля. Участок между концом лопасти несущего винта автожира на комле лопасти вплоть до точки максимальной глубины профиля содержит лишь крепежные средства, с помощью которых лопасть несущего винта автожира прикреплена к втулке несущего винта автожира, и, следовательно, не имеет сильного влияния на летно-технические данные.

В этом случае кривая глубины профиля представляет собой глубину профиля в зависимости от продольного направления лопасти несущего винта автожира от участка комля лопасти в направлении законцовки лопасти. Кривая глубины профиля может быть, следовательно, представлена, например, в виде графика, функции, отображения или отношения в прямоугольной системе координат. В этом случае продольное направление от комля лопасти до законцовки лопасти графически изображено по оси x. Например, x=0 может быть выбрано в участке комля лопасти, в частности, в точке максимальной глубины профиля лопасти несущего винта автожира. Тогда продольное направление лопасти несущего винта автожира графически изображено в направлении положительных значений x. Глубины профиля могут быть графически изображены, например, в качестве значений y. Тогда кривая глубины профиля представляет собой функцию глубины профиля в зависимости от значений x или продольного направления. Кривая глубины профиля, следовательно, представляет собой график или диаграмму в прямоугольной системе координат, и, следовательно, глубина профиля лопасти несущего винта автожира может быть считана в любых точках, например, на определенных расстояниях от комля лопасти в направлении законцовки лопасти.

Монотонно убывающая кривая глубины профиля, следовательно, описывает лопасть несущего винта автожира, глубина профиля которого монотонно убывает от комля лопасти, в частности, от максимальной глубины профиля, в направлении законцовки лопасти.

В этом случае глубина профиля может уменьшаться линейно, параболически и/или экспоненциально от комля лопасти вплоть до законцовки лопасти. Дополнительно или альтернативно задняя кромка, в частности, может также иметь выпуклую и/или вогнутую форму относительно лопасти несущего винта автожира.

Поскольку лопасть несущего винта автожира вращается вокруг оси вращения несущего винта автожира, лопасть несущего винта автожира имеет разные скорости вращения в зависимости от радиуса. Скорость потока окружающего воздуха вокруг участка лопасти несущего винта автожира является суперпозицией относительного потока и скорости вращения участка лопасти несущего винта автожира. Скорость потока воздуха, протекающего относительно лопасти несущего винта автожира, следовательно, увеличивается с радиусом. В этом случае скорость потока ниже всего на комле лопасти и выше всего на законцовке лопасти. В дополнение суперпозиция относительного потока и скорости вращения приводит к разным углам установки вдоль лопасти несущего винта автожира, под которыми поток сталкивается с лопастью несущего винта автожира.

В случае лопасти несущего винта автожира без крутки, имеющей неизменную кривую глубины профиля (прямоугольная лопасть), эта лопасть несущего винта не приспособлена к локально отличающемуся набегающему потоку. В этом случае поток вокруг лопасти несущего винта автожира обеспечивает скос потока в каждой позиции согласно локальным параметрам потока. Соответствующее поле скоса потока, следовательно, возникает для всей лопасти несущего винта автожира или всего несущего винта автожира. В случае прямоугольных лопастей без крутки это создаваемое поле скоса потока является неблагоприятным, вследствие чего способность несущего винта автожира свободно вращаться ухудшается, и приводит к соответствующему лобовому сопротивлению несущего винта автожира.

Когда глубина профиля уменьшается в направлении законцовки лопасти, это приводит, вместе с локальным набегающим потоком на лопасть несущего винта, к более преимущественному распределению скоростей скоса потока, которое обеспечивает улучшенную способность несущего винта автожира свободно вращаться и, следовательно, уменьшает лобовое сопротивление всего несущего винта автожира. Благодаря монотонно уменьшающейся глубине профиля в направлении законцовки лопасти возникает другой тип распределения подъемных сил по лопасти несущего винта автожира. В этом случае кривая глубины профиля предусмотрена такой, что форма в плане лопасти несущего винта автожира согласно настоящему изобретению, имеющей оптимальное поле скоса потока вместе с увеличивающейся (в наружном направлении) скоростью набегающего потока, обеспечивает в среднем такую же подъемную силу, как и в случае лопасти несущего винта автожира, имеющей неизменную кривую глубины профиля, но с меньшим сопротивлением.

В этом случае лучшие летно-технические данные могут быть достигнуты с помощью лопасти несущего винта автожира, которая имеет меньшее лобовое сопротивление. Например, продолжительность полета и, следовательно, дальность полета автожира могут быть увеличены.

Согласно настоящему изобретению лопасть несущего винта автожира имеет крутку, имеющую кривую крутки, которая убывает монотонно от участка комля лопасти в направлении законцовки лопасти. В этом случае кривая крутки может быть описана подобно кривой глубины профиля. Например, в качестве функции, диаграммы или графика крутки лопасти несущего винта автожира в зависимости от продольного направления от комля лопасти в направлении законцовки лопасти. Расстояние или продольное направление снова графически изображено по оси x, при этом участок комля лопасти находится в точке x=0, а законцовка лопасти принимает наибольшее (положительное) значение x. Тогда крутка графически изображена по оси y. На основе графика крутка лопасти несущего винта автожира может быть, следовательно, считана в разных точках лопасти несущего винта автожира. Кривая крутки также указывает на то, каким образом скручена лопасть несущего винта автожира. Крутка также обозначает угол. Крутка с углом установки лопасти несущего винта автожира указывает на то, каким образом профиль ориентирован относительно плоскости вращения вращающейся лопасти несущего винта автожира.

Плоскость вращения определена таким образом, чтобы быть перпендикулярной оси вращения несущего винта автожира (маховое вертикальное движение и маховое горизонтальное движение лопасти несущего винта автожира не учитываются). Если лопасть несущего винта автожира имеет угол установки, лопасть несущего винта автожира вращается под углом вокруг продольной оси, которая проходит в направлении размаха (от комля лопасти до законцовки лопасти). Угол установки представляет собой угол между определенной исходной плоскостью закрепленной лопасти несущего винта и плоскостью вращения.

Сама крутка обозначает угол, под которым локальное сечение профиля скручено относительно исходной плоскости. Угол установки образует вместе с круткой локальный геометрический угол атаки. Он локально отличается из-за крутки и, следовательно, определен как угол между хордой и плоскостью вращения. Хорда представляет собой соединительную линию между точками передней кромки и задней кромки профиля, которые находятся на самом удаленном расстоянии друг от друга.

При условии, что угол установки составляет ноль градусов, угол крутки профиля представляет собой тот угол, который образует профиль с плоскостью вращения вращающейся лопасти несущего винта автожира. Этот угол крутки составляет, например, ноль градусов (для рассматриваемого профиля), когда профиль выровнен параллельно плоскости вращения (под углом установки, составляющим ноль градусов).

Кроме того, лопасть несущего винта автожира имеет крутку в продольном направлении, и, следовательно, лопасть несущего винта автожира вращается вокруг оси в продольном направлении. Когда отдельные профили в аэродинамическом профиле выровнены в ряд, каждый под разным углом, образуется крутка. Благодаря крутке можно изменить поведение потока относительно лопасти несущего винта автожира. Следовательно, более преимущественное распределение скоростей скоса потока может быть достигнуто, и, следовательно, летные качества лопасти несущего винта автожира могут быть улучшены, тогда как лобовое сопротивление остается прежним. Благодаря крутке геометрический угол атаки отдельных профилей относительно плоскости вращения лопастей несущего винта автожира указанного несущего винта автожира отличается в продольном направлении лопасти несущего винта автожира. Если угол крутки мал, например, связанный профиль по существу параллелен углу установки или, если угол установки составляет ноль градусов, по существу параллелен плоскости вращения лопастей несущего винта автожира.

Подобно распределению глубин, крутка также имеет существенное влияние на локальные параметры потока, которые в свою очередь влияют на локальный скос потока и, следовательно, способствуют созданию общего поля скоса потока / по существу совместно определяют общее поле скоса потока.

Крутка согласно настоящему изобретению приводит к более благоприятному полю скоса потока, вследствие чего способность несущего винта свободно вращаться дополнительно улучшается и лобовое сопротивление всего несущего винта автожира дополнительно уменьшается. В этом случае крутка выполнена таким образом, что не только крутка приводит к улучшению поля скоса потока, а скорее результирующее поле скоса потока создано/образовано таким образом, что поток относительно лопасти несущего винта автожира является оптимальным в соответствии с локально используемыми профилями, вследствие чего профили лопасти дополнительно улучшают способность несущего винта свободно вращаться и могут, следовательно, дополнительно способствовать уменьшению общего лобового сопротивления несущего винта автожира.

Также преимущественно, когда крутка в продольном направлении от комля лопасти вплоть до законцовки лопасти выполнена таким образом, что задняя кромка скручена в направлении стороны низкого давления, и передняя кромка скручена в направлении стороны высокого давления. Во время нормального полета лопасть несущего винта автожира имеет угол установки, т. е. передняя кромка находится выше, чем задняя кромка, и, следовательно, хорда (соединительная линия между передней кромкой и задней кромкой) имеет геометрический угол атаки. Это означает, что лопасть несущего винта автожира отклонена вверх относительно плоскости вращения.

Поскольку скорость потока в участке комля ниже, чем в участке законцовки, преимущественно, когда благодаря крутке в участке комля угол установки профилей увеличивается и уменьшается в участке законцовки или в направлении участка законцовки. Это улучшает распределение скоростей скоса потока, вследствие чего лобовое сопротивление несущего винта автожира уменьшается. В результате летные качества лопасти несущего винта автожира улучшаются.

Кроме того, кривая крутки имеет изменяющийся наклон во внутреннем участке профиля и/или в основном участке профиля. В этом случае кривая крутки может быть изогнута по вогнутой траектории в этом участке. Кривая крутки, следовательно, меняется по всей длине лопасти несущего винта автожира, что является преимущественным для летных качеств лопасти несущего винта автожира. Поскольку поток относительно лопасти несущего винта автожира отличается вдоль всей ее длины во время полета автожира, преимущественно, когда крутка также приспособлена к этим отличным потокам воздуха. Когда кривая крутки предусмотрена изогнутой по вогнутой траектории и монотонно убывающей, кривая крутки стремится к оси x, т. е. угол крутки стремится к нулю градусов в направлении законцовки лопасти. Профиль на законцовке лопасти, следовательно, параллелен плоскости вращения вращающейся лопасти несущего винта автожира (если угол установки составляет ноль градусов). Летно-технические данные лопасти несущего винта автожира, следовательно, улучшаются, поскольку турбулентность в направлении законцовки лопасти уменьшается. Лопасть несущего винта автожира может быть приспособлена для удовлетворения специальных требований, связанных с автожиром, с помощью конкретных формы, профиля, крутки и/или формы в плане. Например, если дальность полета автожира должна быть увеличена (тогда как бак для топлива и т. д. остается прежним) или более тяжелый груз должен быть перевезен, кривая глубины профиля согласно настоящему изобретению может быть масштабирована с использованием коэффициента, который, например, уменьшает или увеличивает глубину профиля. Например, коэффициент может составлять 0,8, и, следовательно, глубина профиля уменьшается пропорционально этому коэффициенту. Лопасть несущего винта автожира, следовательно, выполнена в целом более узкой. Альтернативно коэффициент может также составлять 1,2, и, следовательно, глубина профиля увеличивается пропорционально этому коэффициенту. Лопасть несущего винта автожира, следовательно, является более широкой пропорционально этому коэффициенту. Коэффициент может также находиться в диапазоне между 0,8 и 1,2. Коэффициент может также меняться по всей длине лопасти несущего винта автожира. Таким образом, например, внутренний участок профиля и основной участок профиля могут иметь разный коэффициент. Следовательно, кривая глубины профиля может быть идеально приспособлена для целей проектирования. Кроме того, кривая глубины профиля может быть оптимально приспособлена для разных диаметров несущего винта. Например, если форма в плане лопасти несущего винта автожира имеет большую площадь, подъемная сила увеличивается, и, следовательно, лопасть несущего винта автожира может перевозить более тяжелые грузы. В этом случае форма в плане согласно настоящему изобретению всегда лежит в основе оптимального поля скоса потока, которое в конечном счете приводит к уменьшению сопротивления несущего винта автожира. Все это улучшает летно-технические данные лопасти несущего винта автожира, которые достигаются с помощью лопасти несущего винта автожира согласно настоящему изобретению.

Также преимущественно, когда основной участок профиля проходит по большей длине, чем внутренний участок профиля. Поскольку скорость вращения лопасти несущего винта автожира в основном участке профиля выше, чем во внутреннем участке профиля, основной участок профиля сильнее влияет на летно-технические данные лопасти несущего винта автожира. В этом случае адаптация большего основного участка профиля может быть предусмотрена таким образом, чтобы быть более эффективной.

В одном преимущественном варианте настоящего изобретения переходной участок профиля находится между внутренним участком профиля и основным участком профиля. Дополнительно или альтернативно переходной участок профиля может иметь третий профиль. В этом случае геометрия профиля переходного участка профиля меняется предпочтительно непрерывно и/или постепенно радиально наружу от первого профиля ко второму профилю. Следовательно, например, может быть образован непрерывный и/или постепенный переход с первого профиля на второй профиль, которые отличаются друг от друга. Следовательно, можно избежать точек нарушения сплошности, например, ребер и/или перепадов, между первым и вторым профилями, что обеспечивает непрерывное изменение аэродинамических свойств и, следовательно, улучшает летно-технические данные лопасти несущего винта автожира. В дополнение более одного переходного участка профиля может также находиться между внутренним участком профиля и основным участком профиля. Каждый из этих нескольких переходных участков профиля может также иметь профиль, при этом по меньшей мере два профиля отличаются.

Дополнительно или альтернативно второй переходной участок профиля может также находиться между основным участком профиля и внешним участком профиля. Следовательно, могут быть лучшим образом предусмотрены параметры потока воздуха вокруг лопасти несущего винта автожира. В дополнение более одного второго переходного участка профиля может также находиться между основным участком профиля и внешним участком профиля. Каждый из этих нескольких переходных участков профиля может также иметь профиль, при этом по меньшей мере два профиля отличаются.

Также преимущественно, когда выступ находится в участке задней кромки, и, следовательно, лопасть несущего винта автожира изогнута в направлении стороны низкого давления, и/или сторона низкого давления и сторона высокого давления по существу параллельны в участке выступа. С помощью выступа, который изогнут в направлении стороны низкого давления, в частности, поток воздух, отбрасываемый лопастью несущего винта автожира, может быть лучше направлен за заднюю кромку лопасти несущего винта автожира, вследствие чего крутящие нагрузки могут быть уменьшены.

В дополнение преимущественно, когда кривая крутки имеет постоянный наклон в переходном участке профиля, и, следовательно, кривая крутки является прямолинейной, в частности, по всему переходному участку профиля. Это обеспечивает непрерывное изменение аэродинамических свойств.

Также преимущественно, когда крутка, в частности, угол крутки, является неизменной в продольном направлении в первом и/или втором переходных участках профиля. Это упрощает конструкцию лопасти несущего винта автожира. Дополнительно или альтернативно крутка в первом и/или во втором переходных участках профиля может быть больше, чем во внутреннем участке профиля и/или в основном участке профиля. Следовательно, крутка между участками профиля может быть компенсирована или приспособлена для каждого из них, например, в пределах короткого расстояния в продольном направлении лопасти несущего винта автожира.

Также преимущественно, когда наклон и/или общая крутка переходного участка профиля по меньшей мере вдвое меньше, чем максимальный наклон и/или общая крутка внутреннего участка профиля и/или основного участка профиля. В результате первый и второй профили могут быть приспособлены друг для друга в пределах меньшей длины лопасти несущего винта автожира.

В этом случае крутка может меняться линейно от комля лопасти до законцовки лопасти описанным выше образом, что преимущественно, поскольку скорость потока воздуха вокруг лопасти несущего винта автожира также увеличивается линейно радиально наружу с радиусом. Крутка может также иметь параболическую, экспоненциальную, полиномиальную и/или логарифмическую траекторию от комля лопасти вплоть до законцовки лопасти. В дополнение крутка может отличаться в каждом участке, в частности, переходных участках профиля, внутреннем участке профиля, основном участке профиля и/или внешнем участке профиля. В дополнение по меньшей мере один из вышеупомянутых участков может не иметь крутки. В результате крутка может быть оптимально приспособлена к параметрам потока в этих участках.

Если крутка выполнена изменяющейся во внутреннем участке профиля, в основном участке профиля и/или во внешнем участке профиля, это также дает преимущества. Следовательно, могут быть особенно преимущественно предусмотрены параметры потока, в частности, скорость потока, увеличивающаяся с радиусом, что уменьшает лобовое сопротивление и, следовательно, улучшает летно-технические данные.

Также преимущественно, когда лопасть несущего винта автожира предпочтительно имеет лишь малый угол крутки в участке законцовки лопасти, в частности, внешнем участке профиля. Благодаря внешнему участку профиля лопасть несущего винта автожира может быть лучшим образом приспособлена к параметрам потока. Когда угол крутки является неизменным, например, лопасть несущего винта автожира не скручена во внешнем участке профиля, что приводит к более простому изготовлению лопасти несущего винта автожира.

Кроме того, преимущественно, когда кривая крутки имеет положительный угол крутки во всем внутреннем участке профиля и/или в переходном участке или в переходных участках. Как описано выше, угол крутки обозначает угол, под которым локальное сечение профиля скручено относительно определенной исходной плоскости. Если угол установки составляет ноль градусов, угол крутки профиля представляет собой тот угол, который профиль образует с плоскостью вращения вращающейся лопасти несущего винта автожира. При положительном угле крутки лопасть несущего винта автожира отклонена вверх, что означает, что передняя кромка лопасти несущего винта автожира имеет большее расстояние до плоскости вращения, чем задняя кромка.

В дополнение преимущественно, когда кривая крутки имеет положительный угол крутки в первом подучастке на стороне комля основного участка профиля и имеет отрицательный угол крутки во втором подучастке на стороне законцовки основного участка профиля. Дополнительно или альтернативно угол крутки между первым и вторым подучастками равен нулю. Например, в этом участке профиль параллелен плоскости вращения, если угол установки равен нулю. Все это улучшает летно-технические данные лопасти несущего винта автожира.

Также преимущественно, когда кривая крутки имеет первый излом во время перехода с внутреннего участка профиля на переходной участок профиля. Дополнительно или альтернативно преимущественно, когда кривая крутки имеет второй излом во время перехода с переходного участка профиля на основной участок профиля. В этом случае первый и/или второй изломы могут быть предусмотрены, например, отрицательными и/или выпуклыми.

Также преимущественно, когда кривая глубины профиля предусмотрена в виде пологой кривой, например, в переходном участке профиля и/или в основном участке профиля. Дополнительно или альтернативно кривая глубины профиля может быть предусмотрена в виде монотонно убывающей кривой. Монотонно убывающая кривая может быть также строго монотонно убывающей кривой.

Более того, преимущественно, когда внутренний участок профиля имеет относительную толщину профиля, которая указывает на отношение наибольшей толщины профиля к глубине профиля, составляющую от 11 % до 15 %, предпочтительно 13,5 %, с относительной координатой максимальной толщины, которая указывает на отношение расстояния, на котором находится наибольшая толщина профиля от передней кромки, к глубине профиля, составляющей от 25 % до 35 %, предпочтительно 29,2 %. В этом случае толщина профиля представляет собой вертикальное расстояние между стороной высокого давления и стороной низкого давления.

Также преимущественно, когда основной участок профиля имеет относительную толщину профиля, которая указывает на отношение наибольшей толщины профиля к глубине профиля, составляющую от 10 % до 14 %, предпочтительно 12,1 %, с относительной координатой максимальной толщины, которая указывает на отношение расстояния, на котором находится наибольшая толщина профиля от передней кромки, к глубине профиля, составляющей от 26 % до 36 %, предпочтительно 31,1 %.

Преимущественно, когда внутренний участок профиля имеет максимальную кривизну, которая указывает на отношение наибольшего расстояния между хордой и средней линией к глубине профиля, составляющую от 3 % до 4 %, в частности, от 3,6 % до 3,8 %, с относительной координатой максимальной кривизны, которая указывает на отношение расстояния, на котором находится максимальная кривизна от передней кромки, к глубине профиля, составляющей от 30 % до 40 %, предпочтительно 35,3 %. В этом случае хорда представляет собой соединительную линию от передней кромки до задней кромки. Средняя линия представляет собой линию, которая проходит посередине между стороной низкого давления и стороной высокого давления.

Преимущественно, когда основной участок профиля имеет максимальную кривизну, которая указывает на отношение наибольшего расстояния между хордой и средней линией к глубине профиля, составляющую от 3 % до 4 %, в частности, от 3,2 % до 3,4 %, с относительной координатой максимальной кривизны, которая указывает на отношение расстояния, на котором находится максимальная кривизна от передней кромки, к глубине профиля, составляющей от 30 % до 40 %, предпочтительно 36,8 %.

Также преимущественно, когда профиль поперечного сечения внутреннего участка профиля образован с использованием координат, приведенных к 1, согласно следующей таблице 1.

Таблица 1

Значения X/c и Y/c приведены к глубине профиля (c в делителе значений). Начало координат находится на передней кромке, и значения расположены в таблице сверху вниз таким образом, что, начиная с задней кромки, сначала осуществляется описание вдоль стороны низкого давления к передней кромке, а затем вдоль стороны высокого давления обратно к задней кромке.

Также преимущественно, когда профиль поперечного сечения основного участка профиля образован с использованием координат, приведенных к 1, согласно следующей таблице 2.

Таблица 2

Значения X/c и значения Y/c приведены к глубине профиля (c в делителе значений). Начало координат находится на передней кромке, и значения расположены в таблице сверху вниз таким образом, что, начиная с задней кромки, сначала осуществляется описание вдоль стороны низкого давления к передней кромке, а затем вдоль стороны высокого давления обратно к задней кромке.

Кроме того, для значений Y/c из таблицы 1 может быть предусмотрен коэффициент от 0,7 до 1,1, предпочтительно 0,8, и/или для значений Y/c из таблицы 2 может быть предусмотрен коэффициент от 0,7 до 1,1, предпочтительно 0,9. Две таблицы, в частности, значения Y/c, могут быть, следовательно, масштабированы с использованием этих коэффициентов.

Благодаря тому, что профили участков (внутреннего участка профиля, основного участка профиля и/или внешнего участка профиля) лопасти несущего винта автожира выполнены таким образом, лопасть несущего винта автожира может быть оптимально приспособлена к требованиям относительно летных характеристик несущего винта автожира. Например, если необходима более высокая скорость полета, может быть выбрана, например, меньшая относительная толщина профиля, вследствие чего устраняются околозвуковые явления, возникающие при более высоких скоростях полета, что приводит не только к уменьшению лобового сопротивления несущего винта автожира, но также и к соответствующему снижению уровня шума.

Дополнительные преимущества настоящего изобретения описаны в следующих примерных вариантах осуществления. При этом:

на фиг. 1 показан вид в перспективе лопасти несущего винта автожира;

на фиг. 2 показано графическое изображение кривой глубины профиля и кривой крутки лопасти несущего винта автожира;

на фиг. 3 показан вид в поперечном сечении профиля внутреннего участка профиля; и

на фиг. 4 показан вид в поперечном сечении профиля основного участка профиля.

На фиг. 1 показан вид в перспективе лопасти 1 несущего винта автожира. Лопасть несущего винта автожира проходит в продольном направлении от комля 2 лопасти вплоть до законцовки 3 лопасти, которые находятся на соответствующих концах лопасти 1 несущего винта автожира. В области комля 2 лопасти лопасть 1 несущего винта автожира может быть закреплена на втулке несущего винта автожира. Лопасть 1 несущего винта автожира, следовательно, вращается вокруг втулки несущего винта во время полета автожира, при этом комель 2 лопасти находится внутри, а законцовка 3 лопасти находится снаружи во время вращение. Законцовка 3 лопасти, следовательно, имеет более высокую окружную скорость, чем, например, участок, более отдаленный внутрь в направлении комля 2 лопасти. Суперпозиция окружной скорости лопасти 1 несущего винта автожира и относительного потока приводит к тому, что скорость потока воздуха противодействует лопасти 1 несущего винта автожира. Например, в случае движущейся вперед лопасти 1 несущего винта автожира, скорость потока выше в наружном направлении.

Кроме того, лопасть 1 несущего винта автожира содержит переднюю кромку 4, которая идет впереди во время полета автожира, и заднюю кромку 5, которая идет позади во время полета автожира. Передняя кромка 4 и задняя кромка 5 определяют контур лопасти 1 несущего винта автожира, и, следовательно, их контуры образуют форму в плане лопасти 1 несущего винта автожира (см. фиг. 2).

Сечение, в частности, сечение под углом 90°, перпендикулярное продольному направлению, определяет профили 21a–f лопасти 1 несущего винта автожира. Соответствующие профили 21a–f могут меняться в продольном направлении лопасти 1 несущего винта автожира, и, следовательно, соответствующие профили 21a–f отличаются. В дополнение профили 21a–f могут меняться непрерывно, например, первый профиль 21c переходит непрерывно и на постоянной основе в третий профиль 21d. Более того, лопасть 1 несущего винта автожира может также иметь намного сильнее отличающиеся профили 21. Например, лопасть 1 несущего винта автожира может иметь еще один, в частности, отличающийся профиль 21 между первым профилем 21c и третьим профилем 21d.

В этом случае профили 21a–f в разных участках лопасти 1 несущего винта автожира определяют свойства лопасти 1 несущего винта автожира, такие как подъемная сила и лобовое сопротивление.

Первый профиль 21c представляет собой поперечное сечение внутреннего участка 9 профиля (см. фиг. 2 и фиг. 3). Второй профиль 21e представляет собой поперечное сечение основного участка 10 профиля (см. фиг. 2 и фиг. 4).

В дополнение расстояние между передней кромкой 4 и задней кромкой 5 называется глубиной 8 профиля. Согласно настоящему изобретению глубина 8 профиля уменьшается монотонно от участка максимальной глубины 15 профиля в направлении законцовки 3 лопасти. Дополнительно или альтернативно глубина 8 профиля может быть также предусмотрена неизменной в пределах одного участка лопасти 1 несущего винта автожира. Глубина 8 профиля может также влиять на свойства лопасти 1 несущего винта автожира. Например, подходящая кривая глубины профиля обеспечивает более благоприятное поле скоса потока, которое в конечном счете обеспечивает меньшее сопротивление несущего винта автожира.

Требования, связанные с автожиром, могут быть, следовательно, удовлетворены с помощью сужающейся наружу лопасти 1 несущего винта автожира и специальных форм профилей 21a–f. Если автожир должен перевезти более тяжелые грузы, например, кривая глубины профиля может быть масштабирована с использованием коэффициента, который, например, увеличивает локальную глубину профиля, и, следовательно, подъемная сила увеличивается. Этот коэффициент может быть одинаковым для каждого участка лопасти несущего винта автожира. Дополнительно или альтернативно отдельные участки, например, внутренний участок профиля, основной участок профиля, внешний участок профиля и/или по меньшей мере один переходной участок профиля, могут иметь разные коэффициенты. В этом случае по меньшей мере два коэффициента отличаются. В дополнение могут быть образованы профили 21a–f, имеющие большую подъемную силу. С другой стороны, если автожир должен быть использован в спортивных целях, кривая глубины профиля может быть уменьшена пропорционально коэффициенту, который, например, уменьшает локальную глубину профиля, и, следовательно, кривая глубины профиля может быть идеально приспособлена для каждого радиуса несущего винта автожира, и, таким образом, лобовое сопротивление уменьшается, и, в результате, автожиром может быть достигнута более высокая скорость полета. Следовательно, летно-технические данные лопасти 1 несущего винта автожира могут быть улучшены в целом и приспособлены к требованиям, связанным с автожиром.

Расстояние, перпендикулярное продольному направлению, в частности, под углом 90° относительно продольного направления, лопасти 1 несущего винта автожира между передней кромкой 4 и задней кромкой 5 называется глубиной 8 профиля. Глубина 8 профиля уменьшается от участка максимальной глубины 15 профиля в направлении законцовки 3 лопасти. Путем уменьшения глубины 8 профиля может быть создано более благоприятное поле скоса потока, посредством которого образуется меньшая турбулентность и уменьшается лобовое сопротивление. Поскольку глубина 8 профиля уменьшается в наружном направлении, лобовое сопротивление несущего винта автожира уменьшается, что является полезным для летных качеств автожира.

На фиг. 2 показано графическое изображение кривой 22 глубины профиля и кривой 23 крутки лопасти 1 несущего винта автожира. Продольная протяженность 14 лопасти 1 несущего винта автожира графически изображена по горизонтали или по оси x. В этом случае комель 2 лопасти находится на левой стороне, а законцовка 3 лопасти находится на правой стороне оси x. Лопасть 1 несущего винта автожира, следовательно, проходит в направлении координат с положительной величиной от комля 2 лопасти до законцовки 3 лопасти. По вертикали или по оси y графически изображено следующее: на одной стороне – глубина 8 профиля, а на другой стороне – крутка 13 лопасти 1 несущего винта автожира или угол α крутки. Два графика, следовательно, представляют кривую 22 глубины профиля и кривую 23 крутки.

Более того, лопасть 1 несущего винта автожира разделена на разные участки 9, 10, 11, 12 профиля. Внутренний участок 9 профиля находится на комле 2 лопасти и/или смежно с ним. Внешний участок 11 профиля находится на законцовке 3 лопасти и/или смежно с ней. Основной участок 10 профиля находится между этими участками 9, 11 профиля. В этом случае три участка 9, 10, 11 профиля могут иметь разные профили. В этом случае профиль представляет собой сечение, в частности, сечение под углом 90°, относительно продольного направления лопасти 1 несущего винта автожира. Например, внутренний участок 9 профиля может иметь профиль, в частности, первый профиль 21c по фиг. 1, согласно таблице 1, содержащейся в предыдущем описании, или согласно фиг. 3. Основной участок 10 профиля может иметь, например, профиль, в частности, второй профиль 21e по фиг. 1, согласно таблице 2, содержащейся в предыдущем описании, или согласно фиг. 4.

В дополнение, переходной участок 12 профиля находится между внутренним участком 9 профиля и основным участком 10 профиля. Дополнительно, второй переходной участок профиля может также находиться между основным участком 10 профиля и внешним участком 11 профиля. В частности, внутренний участок 9 профиля и основной участок 10 профиля имеют разные профили 21c, 21e. Переход может быть образован между разными профилями посредством переходного участка 12 профиля.

В случае лопасти 1 несущего винта автожира крутка 13 представляет собой скручивание лопасти несущего винта автожира вокруг оси в продольном направлении. Передняя кромка 4 и задняя кромка 5 (см. фиг. 1) описывают, в случае крутки 13, спираль вокруг оси в продольном направлении. В частности, от комля 2 лопасти вплоть до законцовки 3 лопасти передняя кромка 4 скручена в направлении стороны 7 высокого давления, а задняя кромка 5 скручена в направлении стороны 6 низкого давления (см. фиг. 3, фиг. 4 для стороны 7 высокого давления и стороны 6 низкого давления). Во время нормального полета автожира лопасть 1 несущего винта автожира, следовательно, имеет больший угол относительно плоскости вращения несущего винта автожира на комле 2 лопасти, чем на законцовке 3 лопасти. Этот больший угол на комле 2 лопасти также является отражением того факта, что передняя кромка 4 находится на большем расстоянии до этой плоскость вращения, чем задняя кромка 5. На законцовке 3 лопасти эта разница в расстояниях от передней кромки 4 или задней кромки 5 до плоскости вращения меньше из-за крутки 13. Это приводит к меньшему лобовому сопротивлению лопасти 1 несущего винта автожира.

Более того, например, одна секция 16 на левой оси y, которая обозначает глубину 8 профиля лопасти 1 несущего винта автожира, может составлять 20 % от максимальной глубины профиля. Следовательно, левая ось y будет иметь протяженность 120 % (от 0 % до 120 %). Одна секция 17 правой оси y, которая обозначает крутку 13, может составлять, например, 1°. В дополнение правая ось y может проходить от -1° до 5°. Одна секция 18 на оси x может составлять 10 % от продольной протяженности 14. Следовательно, лопасть 1 несущего винта автожира проходит от 0 % до 100 % продольной протяженности 14 и, следовательно, приводится к продольной протяженности 14.

В этом случае важно отметить, что участок, расположенный перед внутренним участком 9 профиля от 0 % до 16 %, все еще относится к лопасти 1 несущего винта автожира, но здесь, например, находятся крепежные средства, и он образует переход на внутренний участок профиля. Именно поэтому кривая 22 глубины профиля и кривая 23 крутки имеют постоянное значение и стремительно возрастают во время перехода на внутренний участок 9 профиля. Однако этот участок должен быть исключен при рассмотрении работы лопасти 1 несущего винта автожира. Продольная протяженность 14 и рассмотрение работы лопасти 1 несущего винта автожира, следовательно, начинается только на 16 % и заканчивается на 100 %.

Кроме того, лопасть 1 несущего винта автожира разделена на разные участки 9, 10, 11, 12 профиля. Внутренний участок 9 профиля находится на комле 2 лопасти и/или смежно с ним. Переходной участок 12 профиля находится после него. Основной участок 10 профиля также находится после него. В конце лопасть 1 несущего винта автожира имеет внешний участок 11 профиля. Дополнительно или альтернативно второй переходной участок профиля может находиться между основным участком 10 профиля и внешним участком 11 профиля.

В этом примерном варианте осуществления внутренний участок 9 профиля проходит по участку от 16 % вплоть до 34 % продольной протяженности лопасти 1 несущего винта автожира. Глубину 8 профиля можно определить, например, на основе кривой 22 глубины профиля для внутреннего участка 9 профиля, и она имеет значения, например, от приблизительно 100 % до 90 % максимальной глубины профиля. Расстояние между передней кромкой 4 и задней кромкой 5, следовательно, имеет эти значения максимальной глубины профиля в этом участке. Кривая 22 глубины профиля убывает монотонно, начиная от участка максимальной глубины 15 профиля лопасти 1 несущего винта автожира. Дополнительно или альтернативно кривая 22 глубины профиля может быть также предусмотрена неизменной в пределах одного участка продольной протяженности 14. Кривая 23 крутки также убывает монотонно в этом внутреннем участке 9 профиля. Крутка в этом участке составляет от приблизительно 4,5° до 2,8°, как можно определить на основе кривой 23 крутки. В одной секции от приблизительно 16 % до 34 % продольной протяженности 14 кривая 23 крутки предусмотрена вогнутой, например, убывающей параболически и/или экспоненциально.

Переходной участок 12 профиля, например, может проходить от 35 % до 50 % продольной протяженности 14. В этом случае кривая 22 глубины профиля предусмотрена приблизительно неизменной. Кривая 23 крутки убывает линейно или имеет постоянный (отрицательный) наклон. Например, угол α крутки уменьшается от 2,8° до 0,8°.

Основной участок 10 профиля, например, проходит от 50 % до 96 % продольной протяженности 14. В этом участке кривая 22 глубины профиля продолжает убывать монотонно. В первой секции этого участка от приблизительно 50 % до 64 % продольной протяженности 14 кривая 22 глубины профиля лишь слегка убывает, например, от 87 % до 82 %. От 64 % до 96 % кривая 22 глубины профиля убывает сильнее, например, от значения в 82 % до 42 %.

Форма в плане лопасти 1 несущего винта автожира уменьшается монотонно от комля 2 лопасти до законцовки 3 лопасти от максимальной глубины 15 профиля и в перечисленных положениях радиусов имеет глубины профиля, перечисленные в следующей таблице 3. В этом случае максимальная глубина 15 профиля приведена к 100 %. Все остальные значения, перечисленные в таблице 3, относятся к этой максимальной глубине профиля. Глубина 8 профиля уменьшается, начиная с максимальной глубины профиля, в направлении законцовки 3 лопасти, и, следовательно, при 60 % радиусе, например, глубина 8 профиля все еще составляет 85 % максимальной глубины профиля. Между положениями радиусов форма в плане имеет равномерные переходы и/или проходит плавно. Глубина 8 профиля может быть также масштабирована с использованием коэффициента от 0,8 до 1,2 с целью идеального приспособления формы в плане для конкретных целей проектирования.

Таблица 3

Кривая 23 крутки также убывает в основном участке 10 профиля. Значение кривой 23 крутки уменьшается, например, от 0,8° до -0,5°, и она имеет вид, например, параболически, полиномиально и/или экспоненциально убывающей кривой.

Более того, основной участок 10 профиля на стороне комля содержит первый подучасток 24, в котором кривая 23 крутки имеет положительные значения, в частности, положительные углы α крутки. В дополнение основной участок 10 профиля на стороне законцовки содержит второй подучасток 25, в котором кривая 23 крутки имеет отрицательные значения, в частности, отрицательные углы α крутки. Изменение 28 знака кривой 23 крутки происходит между первым подучастком 24 и вторым подучастком 25 и находится на приблизительно 70 % продольной протяженности 14 лопасти 1 несущего винта автожира. Под углом атаки, равным нулю градусов, профиль в точке изменения 28 знака находится параллельно плоскости вращения вращающейся лопасти 1 несущего винта автожира. В первом подучастке 24 локальный геометрический угол атаки увеличивается за счет крутки. Однако во втором подучастке 25 геометрический угол атаки уменьшается. Эти изменения геометрического угла атаки обеспечивают более благоприятное распределение скоростей скоса потока, и, следовательно, меньшая турбулентность возникает в вихревом следе, посредством чего несущий винт автожира авторотирует с большей легкостью, что приводит к меньшему сопротивлению несущего винта автожира.

Внешний участок 11 профиля, которым заканчивается лопасть 1 несущего винта автожира, может находиться между 96 % и 100 % продольной протяженности 14 лопасти 1 несущего винта автожира. В данном случае кривая 22 глубины профиля убывает параболически, по выпуклой траектории, полиномиально и/или нелинейно начиная с 42 % и достигает нуля. Кривая 23 крутки остается по существу неизменной в этом участке.

В этом случае лопасть 1 несущего винта автожира, имеющая кривую 22 глубины профиля этого типа и кривую 23 крутки, может быть отрегулирована в соответствии со специальными требованиями, связанными с полетом. Например, лопасть 1 несущего винта автожира этого типа может обеспечивать высокую скорость полета автожира, поскольку лобовое сопротивление является очень малым.

Кривая 22 глубины профиля предусмотрена в виде пологой и/или монотонно убывающей кривой в переходном участке 12 профиля и/или в основном участке 10 профиля. В этом случае кривая 22 глубины профиля может быть также определена как строго монотонно убывающая кривая.

В дополнение кривая 23 крутки имеет первый излом 26 между внутренним участком 9 профиля и переходным участком 12 профиля и имеет второй излом 27 между переходным участком 12 профиля и основным участком 10 профиля.

Кроме того, наклон кривой 23 крутки в переходном участке 12 профиля по меньшей мере вдвое меньше, чем наклон во внутреннем участке 9 профиля и/или основном участке 10 профиля. В дополнение общая величина крутки в переходном участке 12 профиля по меньшей мере вдвое меньше, чем общая величина крутки во внутреннем участке 9 профиля и/или основном участке 10 профиля. В этом случае общая величина крутки в участке должна быть определена как разность значений в начале и в конце участка кривой 23 крутки. Например, общая величина крутки в переходном участке 12 профиля составляет приблизительно 2,0° (2,8° - 0,8°).

На фиг. 3 показан вид в поперечном сечении профиля внутреннего участка 9 профиля (см. фиг. 2). На фиг. 3 представлено графическое представление таблицы 1 из предыдущего описания. Профиль внутреннего участка 9 профиля определен передней кромкой 4, задней кромкой 5, стороной 6 низкого давления и стороной 7 высокого давления. Сторона 6 низкого давления изогнута в большей степени, чем сторона 7 высокого давления, и, следовательно, эффект смещения профиля обеспечивает ускорение потока окружающего воздуха, посредством чего соответствующее распределение давления возникает согласно закону Бернулли. Это обеспечит более низкое давление на стороне низкого давления, чем на стороне высокого давления. Это приводит к созданию усилия в направлении стороны 6 низкого давления, которое создает подъемную силу.

Глубина 8 профиля приведена к 1 на данной фиг. 3, при этом передняя кромка 4 в системе координат может находиться в точке со значением 0, а задняя кромка 5 может находиться в точке со значением 1. Значения X/c и Y/c, содержащиеся в таблицах 1, 2, представляют собой соответствующие координаты x и y системы координат, при этом c в знаменателе означает глубину 8 профиля (для приведения координат).

Толщину 19 профиля также приводят к глубине 8 профиля. Относительную толщину профиля лопасти 1 несущего винта автожира определяют как отношение наибольшей толщины 20a профиля к глубине 8 профиля. Например, относительная толщина профиля внутреннего участка 9 профиля составляет в относительной координате максимальной толщины от 25 % до 35 % и составляет от 11 % до 15 %, предпочтительно 13,5 %. В этом случае относительная координата максимальной толщины представляет собой отношение расстояния, на котором находится наибольшая толщина 20a профиля от передней кромки 4, к глубине 8 профиля. В этом примерном варианте осуществления относительная толщина 20a находится на 29,2 %.

В дополнение профиль внутреннего участка 9 профиля имеет максимальную кривизну, составляющую от 3 % до 4 %, в частности, от 3,6 % до 3,8 %, при условии, что координата максимальной кривизны составляет от 30 % до 40 %, в частности, 35,3 %. В этом случае максимальная кривизна представляет собой показатель наибольшего расстояния между хордой и средней линией. Хорда представляет собой соединительную линию между передней кромкой 4 и задней кромкой 5. Средняя линия находится посередине между стороной 6 низкого давления и стороной 7 высокого давления.

Если лопасть 1 несущего винта автожира имеет большую толщину 19 профиля, например, подъемная сила увеличивается. С помощью профиля этого типа более тяжелый груз, например, может быть перевезен посредством автожира.

Однако, если толщина 19 профиля меньше, лобовое сопротивление лопасти 1 несущего винта автожира уменьшается. Таким образом можно достичь, например, более высокой скорости полета и/или большей дальности полета автожира, и, следовательно, автожир может быть использован в спортивных целях.

На фиг. 4 показан вид в поперечном сечении профиля основного участка 10 профиля. На фиг. 4 представлено графическое представление таблицы 2 из предыдущего описания. В дополнение в данном случае будут рассмотрены только отличия от предыдущей фиг. 3. Профиль основного участка 10 профиля имеет относительную толщину профиля, составляющую от 10 % до 14 %, предпочтительно 12,1 %, с относительной координатой максимальной толщины, составляющей от 26 % до 36 %, предпочтительно 29,2 %. Профиль имеет наибольшую толщину 20b профиля. В дополнение профиль основного участка 10 профиля имеет максимальную кривизну, составляющую от 3 % до 4 %, в частности, от 3,2 % до 3,4 %, с относительной координатой максимальной кривизны, составляющей от 30 % до 40 %, предпочтительно 36,8 %.

Настоящее изобретение не ограничивается примерными вариантами осуществления, которые были показаны и описаны. Также в рамках объема формулы изобретения возможны модификации в форме любой комбинации признаков, даже если они показаны и описаны в разных примерных вариантах осуществления.

Перечень ссылочных обозначений

1 лопасть несущего винта автожира

2 комель лопасти

3 законцовка лопасти

4 передняя кромка

5 задняя кромка

6 сторона низкого давления

7 сторона высокого давления

8 глубина профиля

9 внутренний участок профиля

10 основной участок профиля

11 внешний участок профиля

12 первый переходной участок профиля

13 крутка

14 продольная протяженность

15 участок максимальной глубины профиля

16 секция левой оси y

17 секция правой оси y

18 секция оси x

19 толщина профиля

20 наибольшая толщина профиля

21a профиль

21b профиль

21c первый профиль

21d третий профиль

21e второй профиль

21f профиль

22 кривая глубины профиля

23 кривая крутки

24 первый подучасток

25 второй подучасток

26 первый излом

27 второй излом

28 изменение знака

α угол крутки

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям лопастей несущего винта автожира, создающего подъемную силу за счет авторотации. Лопасть содержит внутренний участок (9) профиля на стороне комля, который имеет первый профиль (21c), основной участок (10) профиля на стороне законцовки, который имеет второй профиль (21e), отличный от первого профиля (21c), и кривую (22) глубины профиля, которая убывает монотонно в продольном направлении лопасти (1) несущего винта автожира от участка комля (2) лопасти в направлении законцовки (3) лопасти. Лопасть (1) несущего винта автожира имеет крутку, имеющую кривую (23) крутки, которая убывает монотонно от участка комля (2) лопасти в направлении законцовки (3) лопасти, при этом кривая (23) крутки имеет изменяющийся наклон во внутреннем участке (9) профиля и/или основном участке (10) профиля, и, следовательно, кривая (23) крутки изогнута по вогнутой траектории в этом участке (9, 10). Обеспечивается снижение лобового сопротивления. 12 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл.

1. Лопасть несущего винта автожира для создания подъемной силы за счет авторотации, содержащая внутренний участок (9) профиля на стороне комля, который имеет первый профиль (21c), основной участок (10) профиля на стороне законцовки, который имеет второй профиль (21e), отличный от первого профиля (21c), и кривую (22) глубины профиля, которая убывает монотонно в продольном направлении лопасти (1) несущего винта автожира от участка комля (2) лопасти в направлении законцовки (3) лопасти, при этом лопасть (1) несущего винта автожира имеет крутку, имеющую кривую (23) крутки, которая убывает монотонно от участка комля (2) лопасти в направлении законцовки (3) лопасти, и при этом кривая (23) крутки имеет изменяющийся наклон во внутреннем участке (9) профиля и/или основном участке (10) профиля, и, следовательно, кривая (23) крутки изогнута по вогнутой траектории в этом участке (9, 10);

отличающаяся тем, что лопасть (1) несущего винта автожира содержит переходной участок (12) профиля, который находится между внутренним участком (9) профиля и основным участком (10) профиля, и третий профиль (21d), геометрия профиля которого меняется непрерывно радиально наружу от первого профиля (21c) ко второму профилю (21e);

и тем, что кривая (23) крутки имеет постоянный наклон в переходном участке (12) профиля, и, следовательно, кривая (23) крутки является прямолинейной.

2. Лопасть несущего винта автожира по предыдущему пункту, отличающаяся тем, что наклон и/или общая крутка переходного участка (12) профиля по меньшей мере вдвое меньше, чем максимальный наклон и/или общая крутка внутреннего участка (9) профиля и/или основного участка (10) профиля.

3. Лопасть несущего винта автожира по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что кривая (23) крутки имеет положительный угол (α) крутки во всем внутреннем участке (9) профиля и/или переходном участке (12).

4. Лопасть несущего винта автожира по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что кривая (23) крутки имеет положительный угол (α) крутки в первом подучастке (24) на стороне комля основного участка (10) профиля и отрицательный угол (α) крутки во втором подучастке (25) на стороне законцовки основного участка (10) профиля, и/или угол (α) крутки между первым подучастком (24) и вторым подучастком (25) равен нулю.

5. Лопасть несущего винта автожира по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что кривая (23) крутки имеет, в частности, отрицательный и/или выпуклый первый излом (26) при переходе с внутреннего участка (9) профиля на переходной участок (12) профиля и/или, в частности, положительный и/или вогнутый второй излом (27) при переходе с переходного участка (12) профиля на основной участок (10) профиля.

6. Лопасть несущего винта автожира по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что лопасть (1) несущего винта автожира содержит внешний участок (11) профиля в участке законцовки (3) лопасти, по всей длине которого угол крутки является предпочтительно неизменным.

7. Лопасть несущего винта автожира по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что кривая (22) глубины профиля предусмотрена в виде пологой и/или, в частности, строго монотонно убывающей кривой в переходном участке (12) профиля и/или основном участке (10) профиля.

8. Лопасть несущего винта автожира по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что внутренний участок (9) профиля имеет относительную толщину профиля, составляющую от 11 % до 15 %, предпочтительно 13,5 %, с относительной координатой максимальной толщины, составляющей от 25 % до 35 %, предпочтительно 29,2 %.

9. Лопасть несущего винта автожира по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что основной участок (10) профиля имеет относительную толщину профиля, составляющую от 10 % до 14 %, предпочтительно 12 %, с относительной координатой максимальной толщины, составляющей от 26 % до 36 %, предпочтительно 31,1 %.

10. Лопасть несущего винта автожира по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что внутренний участок (9) профиля имеет максимальную кривизну, составляющую от 3 % до 4 %, в частности, от 3,6 % до 3,8 %, с относительной координатой максимальной кривизны, составляющей от 30 % до 40 %, предпочтительно 35,3 %.

11. Лопасть несущего винта автожира по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что основной участок (10) профиля имеет максимальную кривизну, составляющую от 3 % до 4 %, в частности, от 3,2 % до 3,4 %, с относительной координатой максимальной кривизны, составляющей от 30 % до 40 %, предпочтительно 36,8 %.

12. Лопасть несущего винта автожира по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что первый профиль (21c) внутреннего участка (9) профиля выполнен согласно следующей таблице 1,

Таблица 1

при этом координаты X/c и координаты Y/c приведены к глубине (8) профиля, причем начало координат находится на передней кромке (4), и значения в таблице описывают сверху вниз кривую профиля, начиная с задней кромки (5), по стороне (6) низкого давления до передней кромки (4) и по стороне (7) высокого давления обратно к задней кромке (5).

13. Лопасть несущего винта автожира по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что второй профиль (21e) основного участка (10) профиля выполнен согласно следующей таблице 2,

Таблица 2

при этом координаты X/c и координаты Y/c приведены к глубине (8) профиля, причем начало координат находится на передней кромке (4), и значения в таблице описывают сверху вниз кривую профиля, начиная с задней кромки (5), по стороне (6) низкого давления до передней кромки (4) и по стороне (7) высокого давления обратно к задней кромке (5).