Беспилотный транспортный вертолёт Российский патент 2023 года по МПК B64U10/17 B64D33/08 F01P5/04 

Сущность: В конструкции предлагаемого беспилотного вертолёта чувствительность центровки к степени загруженности уменьшена за счет освобождения при проектировании аппарата пространства под главным редуктором для грузового контейнера, что позволяет не увеличивать высоту аппарата, поэтому для обеспечения устойчивости во время взлета и посадки не требуется большего разноса стоек шасси, что могло бы привести к увеличению массы и аэродинамического сопротивления в горизонтальном полете. Использование в совокупности с двигателями Rotax 912-й серии центробежного вентилятора позволяет снизить требования к однородности поступающего воздушного потока и обеспечить все агрегаты, нуждающиеся в охлаждении атмосферным неподогретым потоком.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям беспилотных вертолётов.

Известен беспилотный вертолёт (Патент РФ №2374136, опубл. 27.11.2009 г., В64С 27/04), включающий двигатель, соединенный трансмиссией с редуктором несущего винта, расположенные в самонесущем корпусе с носовой частью, часть корпуса которого по меньшей мере частично закрыта со всех сторон и выполнена частично полой в виде топливного бака. На верхней стороне носовой части расположен охлаждающий радиатор двигателя внутреннего сгорания. Под охлаждающим радиатором двигателя предпочтительно расположен масляный радиатор. Это техническое решение реализовано в австрийском беспилотном вертолёте Camcopter S-100 фирмы Schiebel, где радиаторы справляются с охлаждением двигателя только до температуры плюс 25…30°С. Основным недостатком указанного беспилотного вертолёта является значительное влияние массы полезной нагрузки на центровку, а при желании расположить полезную нагрузка под осью вращения несущего винта это получается сделать только снаружи корпуса, что уменьшает безопасный зазор при посадке (взлете) и увеличивает аэродинамическое сопротивление аппарата. Кроме того, плотная компоновка затрудняет доступ к двигателю и редуктору для контроля и обслуживания, а также усложняет их охлаждение при эксплуатации в условиях повышенных температур.

Известна конструкция беспилотного вертолёта (RU 2636431 C1), включающая двигатель, соединенный трансмиссией с редуктором несущего винта, расположенные в самонесущем корпусе с носовой частью, часть корпуса которого выполнена в виде топливного бака, двигатель отделен от редуктора противопожарной перегородкой с кольцевой щелью, часть трансмиссии между двигателем и редуктором несущего винта выполнена в виде управляемой муфты сцепления и компенсационной муфты, на фланцах первой напротив кольцевой щели со стороны двигателя установлен вентилятор, а на фланцах второй муфты со стороны редуктора установлен тормоз несущего винта, в носовой части корпуса выполнен отделенный от двигателя передний куполообразный отсек с открытой вниз и закрываемой при необходимости полостью полезной нагрузки, верхняя передняя часть наружных стенок куполообразного отсека образует наружные обводы носовой части корпуса, в котором снаружи переднего отсека полезной нагрузки напротив основных тепловыделяющих частей двигателя выполнены отверстия воздухозаборников, а в самом корпусе за тепловыделяющими частями двигателя и редуктора выполнены выпускные щели охлаждающего воздуха. Со стороны редуктора коаксиально кольцевой щели установлен съемный при обслуживании кожух подачи охлаждающего воздуха на корпус редуктора. Наружные обводы корпуса вертолёта в зонах обслуживания двигателя выше моторамы, а редуктора выше топливного бака, для периодического обслуживания выполняются в виде съемных или откидывающихся панелей. За счет малого зазора между двигателем и съемными или откидывающимися панелями носовой части вертолёт имеет минимально возможный мидель. Основными недостатками указанного беспилотного вертолёта являются большая зависимость центровки от веса полезной нагрузки расположенной на большом удалении от оси вращения несущей системы и сложность обеспечения охлаждения силовой установки осевым вентилятором вследствие его высоких требований к однородности воздушного потока, что сложно организовать при прохождении этого потока вокруг самого двигателя, его навесного и вспомогательного оборудования, кроме того, охлаждение главного редуктора воздухом уже охладившим двигатель неприемлемо, так как рабочие температуры агрегатов трансмиссии ниже, чем у систем двигателя.

Указанный беспилотный вертолёт благодаря схожести схемы является наиболее близким прототипом к предложенному варианту конструкции.

Задачи данного изобретения заключаются, во-первых, в обеспечении малого влияния степени загрузки вертолёта на его центровку, а во-вторых, в использовании такой компоновочной схемы легкого беспилотного вертолёта, при которой двигатель, редуктор и бортовое оборудование будут хорошо охлаждаться, будут доступны для обслуживания и ремонта без необходимости значительной разборки воздушного судна.

Задача чувствительности центровки к степени загруженности аппарата решается при проектировании аппарата освобождением пространства под главным редуктором для грузового контейнера, что позволяет не увеличивать высоту аппарата, поэтому для обеспечения устойчивости во время взлета и посадки не требуется большего разноса стоек шасси, что могло бы привести к увеличению массы и аэродинамического сопротивления в горизонтальном полете. Транспортировка груза предлагается в съемных грузовых контейнерах (поз. 19 и поз. 20), подвешиваемых к аппарату под осью вращения несущей системы. В зависимости от выполняемых задач контейнеры могут быть различной степени обтекаемости. Центровка груза в контейнере регламентируется и отслеживается до присоединения контейнера к аппарату.

Задача охлаждения всех систем силовой установки на основе двигателей Rotax 912–й серии, а также их аналогов решается установкой на фланец двигателя (поз. 3) совместно с цапфой муфты сцепления колеса центробежного вентилятора (поз. 10). Воздуховоды (поз. 13, 14, 15, 16) от верхней (поз. 11) и нижней (поз. 12) частей кожуха центробежного вентилятора обеспечивают поступление нагнетаемого воздуха на охлаждение цилиндров (поз. 9), водяного (поз. 8) и масляного (поз. 7) радиаторов, главного редуктора (поз. 5) и систем бортового оборудования.

Таким образом, по сравнению с ближайшим аналогом данное изобретение обладает новизной, причем совокупность отличительных признаков не следует явным для специалиста образом из источников, соответствующих уровню современной техники. Что касается промышленной применимости, то она доказывается приведенным описанием и перспективой использования предлагаемого изобретения в реализуемом проекте. Следовательно, данное изобретение соответствует условиям патентоспособности.

Изобретение поясняется на примере вертолёта соосной схемы. Системы управления несущей системой и топливная условно не показаны. Изобретение не ограничивается этим вариантом и распространяется на другие вертолёты, в том числе и одновинтовые с компенсационно-рулевыми устройствами.

На иллюстрациях показано:

фиг. 1 - изображение вертолёта без грузовых контейнеров.

фиг. 2 - изображение фермы фюзеляжа.

фиг. 3 - изображение проекции вертолёта с частично снятыми панелями обшивки (левый борт).

фиг. 4 - изображение проекции вертолёта с частично снятыми панелями обшивки и верхней частью кожуха центробежного вентилятора.

фиг. 5 - изображение проекции вертолёта с частично снятыми панелями обшивки (правый борт).

фиг. 6 - изображение вертолёта с контейнером, вписанным в обводы фюзеляжа и хвостового обтекателя.

фиг. 7 - изображение вертолёта с контейнером, выступающим за обводы фюзеляжа с возможностью загрузки сформированных стандартных грузовых поддонов.

Позиции на рисунках означают:

1. Ферма фюзеляжа

2. Хвостовой отсек фюзеляжа

3. Двигатель

4. Совмещенный комплект муфт

5. Главный редуктор

6. Несущий винт

7. Маслорадиатор

8. Водяной радиатор

9. Цилиндры двигателя воздушного охлаждения

10. Центробежный вентилятор

11. Верхняя часть кожуха центробежного вентилятора

12. Нижняя часть кожуха центробежного вентилятора

13. Воздуховод к дефлектору охлаждения цилиндров

14. Воздуховод к водяному радиатору

15. Воздуховод к масляному радиатору

16. Воздуховод к магистрали охлаждения главного редуктора и другого оборудования

17. Дефлектор охлаждения цилиндров

18. Противопожарная перегородка

19. Вписанный в обводы фюзеляжа грузовой контейнер

20. Грузовой контейнер.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям беспилотных вертолётов с двигателями Rotax 912-й серии и их аналогов. Фюзеляж аппарата имеет конструкцию смешанного типа, свободное пространство под главным редуктором. Съёмные грузовые контейнеры устанавливаются под осью вращения винтов несущей системы. Воздухозаборник системы охлаждения расположен в передней верхней части фюзеляжа. На фланец вала двигателя совместно с цапфой муфты сцепления установлено колесо центробежного вентилятора. Воздуховоды от кожуха центробежного вентилятора обеспечивают поступление нагнетаемого воздуха для охлаждения цилиндров, водяного и масляного радиаторов, главного редуктора и систем бортового оборудования. Обеспечивается улучшение охлаждения двигателя, радиаторов, главного редуктора и систем бортового оборудования, доступности для обслуживания и ремонта без необходимости значительной разборки воздушного судна. 7 ил.

Беспилотный вертолёт, агрегаты которого расположены в фюзеляже смешанного типа, центральная часть которого выполнена в виде фермы, отличающийся тем, что в центральной зоне под главным редуктором выделено пространство только для подвеса предварительно сбалансированных грузовых контейнеров, а на фланце выходного вала двигателя размещен центробежный вентилятор, кожух которого распределяет нагнетаемый воздушный поток на охлаждение рубашек цилиндров, водяного радиатора головок цилиндров, маслорадиатора двигателя, главного редуктора и оборудования.