ВЕРТОЛЕТНАЯ РОБОТИЗИРОВАННАЯ УНИВЕРСАЛЬНАЯ СИСТЕМА (ВРУС) Российский патент 2021 года по МПК B64D1/22 B64C27/00 B64C39/02 

Техническое решение относится к авиационной технике, в частности к области вертолетостроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известны различные типы вертолетов-кранов, которые не имеют грузовой кабины в центральной части фюзеляжа. Известны также вертолеты с кабиной экипажа, грузопассажирской кабиной и с низким шасси, оснащенные дополнительной кабиной пилота-оператора и дублирующей системой управления вертолетом, предназначенные только для транспортировки грузов на внешней подвеске. Например, известна конструкция вертолета для монтажно-крановых работ (RU 2070141, МПК В64С 27/00), где дополнительная кабина с дублирующей системой управления вертолетом закреплена сбоку фюзеляжа на узлах подвески двери, а место пилота-оператора расположено против полета.

Известен также вертолет для краново-монтажных работ на внешней подвеске (RU 41076, МПКО 12-07, 1993) с дополнительной кабиной для пилота-оператора в хвостовой части вертолета (позади грузо-пассажирской кабины) и с расположением места пилота-оператора по полету. Вертолет Ми-10К (см. кн. Изаксон A.M. «Советское вертолетостроение», «Машиностроение», 1981, с. 220-221) имеет низкое четырехстоечное шасси, а в его носовой части снизу установлена дополнительная подвесная кабина с третьим управлением. Летчик, находящийся в нижней кабине, обращен лицом к хвостовой части вертолета. Дополнительная кабина предназначена для пилотирования вертолета при выполнении специальных монтажных и погрузочно-разгрузочных работ.

Известны конструкции вертолетов, предназначенных как для транспортировки крупногабаритных грузов, жестко закрепленных в подфюзеляжном пространстве между стойками шасси, которые выполнены высокими, так и для грузов, свободно закрепленных на внешней тросовой подвеске в центральной части фюзеляжа. Например, известна конструкция вертолета Ми-10 (без дополнительной кабины пилота-оператора), имеющего высокое четырехстоечное шасси и снабженного телевизионной установкой, экран которой находится в кабине пилотов, предназначенной для упрощения операций, связанных с «наруливанием» вертолета на груз (Изаксон A.M. «Советское вертолетостроение», «Машиностроение», 1981, с. 218-221). Центральная часть фюзеляжей вертолетов Ми-10 и Ми-10К служит грузовой кабиной.

Известен вертолет-кран S-64 фирмы «Сикорский», разработанный в 1962 году (Jane's, HELICOPTER MARKETS AND SYSTEMS, 2001, p.366), который не имеет грузовой кабины в центральной части фюзеляжа и имеет трехстоечное шасси с низкой передней опорой под кабиной и двумя высокими задними опорами, закрепленными на пилонах. При этом два места пилотов расположены в передней части кабины, а обращенное назад третье рабочее место пилота-оператора расположено в задней части кабины и снабжено дублирующей системой управления. Подфюзеляжное пространство здесь организовано за счет отсутствия грузовой кабины и расположено сразу за кабиной экипажа, благодаря чему груз в подфюзеляжном пространстве расположен ближе к центру тяжести вертолета. Это улучшает устойчивость и облегчает управление вертолета с грузом. Указанное техническое решение взято за прототип.

Однако недостатком, общим для всех приведенных аналогов и прототипа, является необходимость дополнительной, кроме рабочих мест левого и правого пилотов, кабины для пилота-оператора, расположенной с обзором назад, против полета. Такое расположение кабины существенно усложняет пилоту-оператору задачу управления вертолетом при выполнении специальных погрузочно-разгрузочных работ с размещением груза в подфюзеляжном пространстве или на внешней подвеске. Кроме того, при размещении груза в подфюзеляжном пространстве обзор летчика, находящегося в кабине лицом к хвостовой части вертолета, существенно ограничен.

Задачей, решаемой заявляемым техническим решением, является создание конструкции беспилотного вертолета, не имеющего грузовой или пассажирской кабины в виде части фюзеляжа, обеспечивающего:

- безопасность эксплуатации во время полета за счет наличия в его составе системы аварийного спасения полезной нагрузки (пассажирского или грузового универсального модуль-контейнера);

- повышение эффективности и безопасности перемещения людей и грузов за счет транспортировки крупногабаритных грузов в виде универсальных модуль-контейнеров, позволяющих при жестком креплении их в подфюзеляжном пространстве между стойками шасси к силовому каркасу летательного аппарата формировать из них часть летательного аппарата, за счет чего достигается укомплектование универсальных модуль-контейнеров с летательным аппаратом в единый фюзеляж, выполняющий все его функции;

- возможность диверсификации транспортировки крупногабаритных грузов в виде универсальных модуль-контейнеров по линии самолет-вертолет и другими видами транспорта.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ

Техническим результатом вышеприведенной задачи является создание вертолетной роботизированной универсальной системы, содержащей несущую систему, силовую установку, фюзеляж с левым и правым пилонами, переднюю стойку и две основные опоры трехточечного шасси, узлы крепления груза к подфюзеляжному пространству и к носовой части фюзеляжа, и отличающейся тем, что узлы крепления груза к подфюзеляжному пространству и к носовой части фюзеляжа унифицированы с узлами крепления универсального модуль-контейнера, системы аварийного спасения людей и грузов, находящейся в подфюзеляжном пространстве, и системы беспилотного автоматизированного управления, расположенной в носовой части фюзеляжа, при этом носовая часть фюзеляжа имеет вертикальную опору, на которой закреплена передняя стойка шасси, а основные опоры шасси закреплены под левым и правым пилонами.

Указанное техническое решение обеспечивает развитие беспилотных роботизированных авиационных средств с целью снижения себестоимости производства и обслуживания авиационной техники, снижения себестоимости перевозок, особенно воздушных, повышения эффективности и безопасности перемещения людей и грузов, возможности диверсификации транспортировки крупногабаритных грузов в виде универсальных модуль-контейнеров как по линии самолет-вертолет, так и другими видами транспорта.

Возможен вариант технического решения, где вертолетная роботизированная универсальная система содержит несущую систему, силовую установку, фюзеляж с левым и правым пилонами, переднюю стойку и две основные опоры трехточечного шасси, при этом универсальный модуль-контейнер крепится к подфюзеляжному пространству через систему аварийного спасения людей и грузов, находящуюся в подфюзеляжном пространстве, и к носовой части фюзеляжа, в которой находится система автоматизированного управления, при этом носовая часть фюзеляжа имеет вертикальную опору, на которой закреплена передняя стойка шасси, а основные опоры шасси закреплены под левым и правым пилонами. Указанное техническое решение обеспечивает возможность размещения системы аварийного спасения в составе летательного аппарата, а не в каждом универсальном модуль-контейнере, что снижает себестоимость перевозок, повышает эффективность и безопасность перемещения людей и грузов.

Возможен вариант технического решения, где в носовой части фюзеляжа размещена система беспилотного автоматизированного управления. Указанное техническое решение обеспечивает отсутствие необходимости в экипаже и, соответственно, в кабине пилотов, повышает интенсивность использования ВАУС, что снижает себестоимость перевозок, повышает эффективность и безопасность перемещения людей и грузов.

Возможен вариант технического решения, где в подфюзеляжном пространстве, путем крепления к силовому каркасу вертолетной роботизированной универсальной системы, размещена система аварийного спасения полезной нагрузки. Указанное техническое решение обеспечивает эффективность и безопасность перемещения людей и грузов, возможность их спасения в нештатных ситуациях во время полета.

Возможен вариант технического решения, где крепление производится через замки, автоматически срабатывающие при аварийной ситуации в воздухе и приводящие к штатному срабатыванию систем мягкой посадки. Указанное техническое решение обеспечивает эффективность и безопасность перемещения людей и грузов, возможность их спасения в нештатных ситуациях во время полета.

Возможен вариант технического решения, где в составе системы аварийного спасения полезной нагрузки имеются замки, унифицированные с узлами крепления универсального модуль-контейнера для его вертикального крепления. Указанное техническое решение обеспечивает возможность использования универсальных контейнеров, не имеющих в своем составе системы аварийного спасения, снижение количества необходимых систем аварийного спасения и снижение стоимости их обслуживания, унификацию производства и эксплуатации вышеуказанных узлов крепления и делает возможным использование как пассажирских, так и грузовых модуль-контейнеров при перевозке, что снижает себестоимость перевозок, а также повышает эффективность и безопасность перемещения людей и грузов.

Возможен вариант технического решения, где в составе вертолетной роботизированной универсальной системы узлы крепления полезной нагрузки унифицированы с узлами крепления универсальных модуль-контейнеров грузового и пассажирского типа. Указанное техническое решение обеспечивает возможность диверсификации транспортировки крупногабаритных грузов в виде универсальных модуль-контейнеров как по линии самолет-вертолет, так и другими видами транспорта.

Возможен вариант технического решения, где универсальный модуль-контейнер за счет жесткого крепления и совпадения габаритов образует единую с вертолетной роботизированной универсальной системой пассажирскую или грузовую часть фюзеляжа и выполняет все его функции. Указанное техническое решение обеспечивает улучшение устойчивости и управляемости летательного аппарата, так как благодаря такой компоновке полезная нагрузка в виде универсальных модуль-контейнеров расположена ближе к центру тяжести.

Фиг. 1 - показана вертолетная роботизированная универсальная система, вид сбоку;

Фиг. 2 - показана вертолетная роботизированная универсальная система, вид спереди;

Фиг. 3 - показана вертолетная роботизированная универсальная система с грузовым

универсальным модуль-контейнером в подфюзеляжном пространстве, вид снизу.

Поз. 1 - фюзеляж;

Поз. 2 - вертикальная опора;

Поз. 3 - левый пилон;

Поз. 4 - правый пилон;

Поз. 5 - силовая установка;

Поз. 6 - несущий винт;

Поз. 7 - рулевой винт.

Поз. 8 - узел крепления УМК к системе аварийного спасения;

Поз. 9 - узел крепления УМК пассивный;

Поз. 10 - узел крепления УМК;

Поз. 11 - система аварийного спасения (САС);

Поз. 12 - узел крепления САС к ВАУС;

Поз. 14 - переднее шасси;

Поз. 15 - основное шасси

Техническое решение относится к конструкции беспилотного вертолета, не имеющего грузовой или пассажирской кабины в виде части фюзеляжа, содержащего систему аварийного спасения полезной нагрузки (пассажирского или грузового универсального модуль-контейнера) и предназначенного для транспортировки крупногабаритных грузов в виде универсальных модуль-контейнеров при жестком креплении их в подфюзеляжном пространстве между стойками шасси к силовому каркасу летательного аппарата, позволяющих формировать из них часть летательного аппарата, за счет чего достигается укомплектование в единый с летательным аппаратом фюзеляж, выполняющий все его функции.

Пример реализации технического решения отражен на фиг. 1-3, где вертолетная роботизированная универсальная система содержит фюзеляж 1 с вертикальной опорой 2 в носовой части фюзеляжа 1 и левым 3 и правым 4 пилонами. В верхней части фюзеляжа 1 расположены элементы силовой установки 5 и несущая система, включающая (в варианте одновинтового несущего винта) несущий винт 6 и рулевой винт 7.

Фюзеляж 1 не имеет грузовой кабины в центральной части и не имеет кабины пилотов в передней части. В передней части фюзеляжа 1 находится беспилотная система автоматизированного управления и передняя стойка трехточечного шасси.

Стойка переднего шасси закреплена на вертикальной опоре 2.

Сзади носовой части фюзеляжа (1) выполнены также замки для крепления универсального модуль-контейнера в горизонтальной плоскости.

В подфюзеляжном пространстве к силовому каркасу крепится система аварийного спасения полезной нагрузки, в составе которой имеются замки для вертикального крепления универсального модуль-контейнера.

Вертолетная роботизированная универсальная система работает следующим образом. Для перевозки грузов или людей в универсальном модуль-контейнере последний подается сзади по полету вертолетной роботизированной универсальной системы в его подфюзеляжное пространство и устанавливается с помощью соответствующих узлов крепления, находящихся в его составе, к узлам крепления в составе конструктивных элементов носовой части фюзеляжа 1 и системы аварийного спасения вертолетной роботизированной универсальной системы. При этом универсальный модуль-контейнер за счет жесткого крепления и совпадения габаритов образует единую с вертолетной роботизированной универсальной системой пассажирскую или грузовую часть фюзеляжа 1, выполняющую все его функции. По команде и под контролем наземного оператора в соответствии с программой полета производится взлет вертолетной роботизированной универсальной системы и выход ее на маршрут полета, после чего полет осуществляется в режиме автопилота до достижения зоны окончания маршрута. При вхождении в зону окончания маршрута наземный оператор устанавливает контроль над вертолетной роботизированной универсальной системой до момента ее посадки. В случае необходимости оператор может взять на себя управление вертолетной роботизированной универсальной системой при взлете и посадке. При аварийной ситуации в полете автоматически размыкаются замки узлов крепления универсального модуль-контейнера с узлами крепления в составе конструктивных элементов носовой части фюзеляжа 1 и замки крепления системы аварийного спасения к силовому каркасу вертолетной роботизированной универсальной системы. При отрыве системы аварийного спасения полезной нагрузки от силового каркаса происходит ее срабатывание, обеспечивающее мягкую посадку полезной нагрузки как на грунт, так и на воду за счет герметичности и положительной плавучести универсального модуль-контейнера.

Размещение системы беспилотного автоматизированного управления в носовой части фюзеляжа 1 обусловило отсутствие необходимости в экипаже и, соответственно, в кабине пилотов. Выполнение сзади носовой части фюзеляжа 1 замков для крепления универсального модуль-контейнера в горизонтальной плоскости и размещение в подфюзеляжном пространстве путем крепления к силовому каркасу системы аварийного спасения полезной нагрузки, в составе которой имеются замки для вертикального крепления универсального модуль-контейнера, позволило отказаться от грузовой кабины, благодаря чему груз в подфюзеляжном пространстве расположен ближе к центру тяжести вертолета. Это улучшает устойчивость и управляемость. Такое конструктивное решение позволяет сформировать достаточное пространство для транспортировки крупногабаритных грузов в виде универсальных модуль-контейнеров при жестком креплении их к силовому каркасу летательного аппарата через систему аварийного спасения в подфюзеляжном пространстве между стойками шасси и формировать из них часть летательного аппарата, за счет чего достигается укомплектование универсальных модуль-контейнеров в единый с летательным аппаратом фюзеляж 1, выполняющего все его функции.

Выполнение носовой части фюзеляжа 1 с вертикальной опорой 2, на которой закреплена передняя нога шасси, и крепление основных ног шасси с двумя высокими задними опорами, закрепленными на пилонах 3 и 4 - левом и правом в нижней части кабин образуют единую силовую схему: фюзеляж 1 - универсальный модуль-контейнер - шасси.

Предложенная схема расположения может применяться как для вертолетов с одним несущим винтом, так и для вертолетов двухвинтовой схемы с продольным или поперечным расположением винтов, а также при соосной схеме несущей системы вертолета.

Изобретение относится к области авиации, в частности к модульным конструкциям беспилотных вертолетов. Вертолетная роботизированная универсальная система содержит несущую систему, силовую установку, фюзеляж с левым и правым пилонами, переднюю стойку и две основные опоры трехточечного шасси, узлы крепления груза к подфюзеляжному пространству и к носовой части фюзеляжа. Узлы крепления груза к подфюзеляжному пространству и к носовой части фюзеляжа унифицированы с узлами крепления универсального модуль-контейнера, системы аварийного спасения людей и грузов, находящейся в подфюзеляжном пространстве, и системы беспилотного автоматизированного управления, расположенной в носовой части фюзеляжа. При этом носовая часть фюзеляжа имеет вертикальную опору, на которой закреплена передняя стойка шасси, а основные опоры шасси закреплены под левым и правым пилонами. Обеспечивается повышение безопасности полетов, жесткость конструкции при креплении модуль-контейнеров. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Вертолетная роботизированная универсальная система, содержащая несущую систему, силовую установку, фюзеляж с левым и правым пилонами, переднюю стойку и две основные опоры трехточечного шасси, узлы крепления груза к подфюзеляжному пространству и к носовой части фюзеляжа, отличающаяся тем, что узлы крепления груза к подфюзеляжному пространству и к носовой части фюзеляжа унифицированы с узлами крепления универсального модуль-контейнера, системы аварийного спасения людей и грузов, находящейся в подфюзеляжном пространстве, и системы беспилотного автоматизированного управления, расположенной в носовой части фюзеляжа, при этом носовая часть фюзеляжа имеет вертикальную опору, на которой закреплена передняя стойка шасси, а основные опоры шасси закреплены под левым и правым пилонами.

2. Вертолетная роботизированная универсальная система, содержащая несущую систему, силовую установку, фюзеляж с левым и правым пилонами, переднюю стойку и две основные опоры трехточечного шасси, отличающаяся тем, что универсальный модуль-контейнер крепится к подфюзеляжному пространству через систему аварийного спасения людей и грузов, находящуюся в подфюзеляжном пространстве, и к носовой части фюзеляжа, в которой находится система автоматизированного управления, при этом носовая часть фюзеляжа имеет вертикальную опору, на которой закреплена передняя стойка шасси, а основные опоры шасси закреплены под левым и правым пилонами.

3. Система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что в носовой части фюзеляжа размещена система беспилотного автоматизированного управления.

4. Система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что в подфюзеляжном пространстве путем крепления к силовому каркасу вертолетной роботизированной универсальной системы размещена система аварийного спасения полезной нагрузки.

5. Система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что крепление производится через замки, автоматически срабатывающие при аварийной ситуации в воздухе и приводящие к штатному срабатыванию систем мягкой посадки.

6. Система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что в составе системы аварийного спасения полезной нагрузки имеются замки, унифицированные с узлами крепления универсального модуль-контейнера для его вертикального крепления.

7. Система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что узлы крепления полезной нагрузки унифицированы с узлами крепления универсальных модуль-контейнеров грузового и пассажирского типа.

8. Система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что универсальный модуль-контейнер за счет жесткого крепления и совпадения габаритов образует единую с вертолетной роботизированной универсальной системой пассажирскую или грузовую часть фюзеляжа, выполняющую все его функции.