МНОГОЦЕЛЕВОЙ ВЕРТОЛЕТ Российский патент 2024 года по МПК B64C25/14 B64C25/34 B64C27/04 

Область техники

Изобретение относится к области авиационной техники, а именно к вертолетостроению и может быть использовано при создании высокоэффективных многоцелевых вертолетов, предназначенных для перевозки пассажиров, грузов и специального оборудования, применяемого в поисково-спасательных операциях.

Уровень техники

Известен многоцелевой вертолет по патенту на изобретение Российской Федерации RU 2752810, опубликованному 06.08.2021, обеспечивающий повышение безопасности при выполнения транспортных операций. Вертолет содержит фюзеляж с размещенной в нем топливной системой, мотогондолу с главным редуктором, двигатели с выхлопными устройствами, соосный несущий винт, колесное шасси, две хвостовые балки с хвостовым оперением, систему управления, гидравлическую систему. Четырехопорное колесное шасси выполнено неубирающимся, что увеличивает лобовое сопротивление вертолета в полете и приводит к дополнительному расходу топлива.

Известен вертолет с убирающимся шасси по патенту на изобретение Российской Федерации RU 2555375, опубликованному 10.07.2015, в котором для недопущения при посадке вертолета зарывания колес шасси в мягкий грунт, такой как песок или снег, они дополнительно снабжены полозом, расположенным между осью вращения и периферией колеса, увеличивающим площадь опоры на грунт и позволяющим поддерживать устойчивое пространственное положение вертолета при посадке и взлете. Для уменьшения аэродинамического сопротивления в полете подвесные конструкции и колеса убираются в отсеки шасси, расположенные в днище по бокам фюзеляжа вертолета, с вертикальным положением колеса. В таком варианте размещения требуется относительно большая ширина фюзеляжа вертолета для обеспечения устойчивости вертолета на земле, а также сравнительно большие размеры отсеков шасси, которые ограничивают иное полезное использование этого внутреннего пространства фюзеляжа вертолета.

Известен вертолет по заявке на изобретение США US 2019/0161181, опубликованной 30.05.2019. Вертолет снабжен убирающимся трехопорным шасси. В каждую из опор шасси вмонтированы электронные датчики, которые через соответствующие электронные блоки подключены к бортовому компьютеру управления полетом. Наличие датчиков позволяет пилотам более эффективно управлять вертолетом при взлете и посадке за счет наличия данных о состоянии колеса шасси на земле, а также в моменты отрыва и касания земной поверхности. Основные стойки шасси этого вертолета убираются в специальные пилоны обтекаемой формы, расположенные снаружи нижней части фюзеляжа по его бокам. Вертикальные основные стойки шасси убираются в эти пилоны за счет поворота на 90 градусов, из-за чего размеры пилонов должны быть достаточно большими. Наличие указанных пилонов создает дополнительное лобовое сопротивление в полете, вызывающее повышенный расход топлива, ограничивает грузоподъемность и дальность полета.

Известен многоцелевой вертолет по заявке на изобретения США US 2013/0146706, опубликованной 13.06.2013. По совокупности общих существенных признаков техническое решение по указанной заявке на изобретение выбрано в качестве прототипа. Многоцелевой вертолет содержит фюзеляж, включающий кабину пилотов и пассажирский салон, хвостовое оперение, двигатели, трансмиссию, топливную систему, несущий винт, бортовую радиоэлектронную аппаратуру, систему управления и убираемое в полете колесное шасси, выполненное по трехопорной схеме с передней управляемой опорой и двумя основными опорами. Основные опоры шасси убираются в полете в пилоны, расположенные по бортам вертолета вблизи дверей (Фиг. 4). Наличие этих пилонов увеличивает лобовое сопротивление и приводит к ограничению летно-технических характеристик по скорости и дальности полета. Указанные пилоны негативно влияют на выбор размеров, формы и способа открывания двери, что приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик многоцелевого вертолета. Они проявляются в существенном неудобстве при посадке и высадке пассажиров, а также в значительном ограничении размеров крупногабаритных грузов при погрузке их в многоцелевой вертолет.

Целью данного технического решения является улучшение летно-технических и эксплуатационных характеристики многоцелевого вертолета.

Сущность изобретения

Использование данного изобретения позволяет улучшить летно-технические и эксплуатационные характеристики многоцелевого вертолета.

Улучшение летно-технических характеристик достигнуто за счет снижение лобового сопротивления многоцелевого вертолета, полученного в результате существенного сокращения ширины фюзеляжа в результате уменьшения размеров и объемов ниш убираемого в фюзеляж шасси благодаря компактному сложению и расположению основных стоек шасси в убранном положении. Это приводит к увеличению скорости и дальности полета многоцелевого вертолета. В выпущенном положении основные стойки шасси располагаются широко раздвинутыми на уровне колес, что приводит к повышению устойчивости многоцелевого вертолета при стоянке и движении по земле, а также при взлете и посадке.

К улучшенным эксплуатационным характеристикам относится повышенная вместимость пассажирского салона до 9 мест в 2 ряда по три кресла в каждом ряду и один ряд с двумя креслами, достигнутая за счет установки больших по размерам сдвигаемых дверей, наличие которых позволило исключить необходимость организации прохода между креслами второго ряда для посадки и высадки пассажиров. Конструкция шасси многоцелевого вертолета допускает наличие указанных дверей и не ограничивает их размеры.

Указанный положительный эффект достигается за счет того, что

- обе основные опоры шасси снабжены силовой балкой, размещенной под углом к горизонтальной плоскости, выбранном в диапазоне от 50 градусов до 70 градусов, с установленным исполнительным механизмом поворота силовой балки на угол 90 градусов назад,

- верхний конец силовой балки снабжен штырем поворотного кронштейна узла крепления силовой балки, размещенного на фюзеляже, с отношением расстояния между центральными точками узлов крепления силовых балок к длине силовой балки находящемся в диапазоне от 0,8 до 1,2,

- на нижнем конце силовой балки установлен поворотный кронштейн колеса, снабженный исполнительным механизмом, позволяющим поворачивать прикрепленные к нему амортизатор и рычаг, присоединенные противоположными концами с помощью поворотного кронштейна оси колеса через ступицу к колесу, из вертикальной плоскости в горизонтальную плоскость,

- поворотный кронштейн колеса снабжен исполнительным механизмом, обеспечивающим в убранном положении поворот одного колеса с рычагом и амортизатором в направлении носовой части многоцелевого вертолета, а другого колеса с рычагом и амортизатором в направлении хвостовой части многоцелевого вертолета на угол в диапазоне от 70 градусов до 100 градусов,

- угол наклона оси штыря поворотного кронштейна узла крепления силовой балки, образующей ось вращения силовой балки, относительно горизонтальной плоскости выбран в диапазоне от 50 градусов до 70 градусов, относительно центральной продольной плоскости симметрии многоцелевого вертолета - в диапазоне от 15 градусов до 25 градусов, относительно вертикальной плоскости поперечного сечения многоцелевого вертолета - в диапазоне от 5 градусов до 15 градусов.

В многоцелевом вертолете поворотный кронштейн колеса снабжен исполнительным механизмом, обеспечивающим в убранном положении поворот правого колеса с рычагом и амортизатором в направлении носовой части многоцелевого вертолета, а левого колеса с рычагом и амортизатором в направлении хвостовой части многоцелевого вертолета на угол в диапазоне от 70 до 100 градусов.

В многоцелевом вертолете поворотный кронштейн колеса снабжен исполнительным механизмом, обеспечивающим в убранном положении поворот левого колеса с рычагом и амортизатором в направлении носовой части вертолета, а правого колеса с рычагом и амортизатором в направлении хвостовой части вертолета на угол в диапазоне от 70 до 100 градусов.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения со ссылками на прилагаемые рисунок (Фигура 1), на котором представлен общий вид многоцелевого вертолета, рисунок (Фигура 2), на котором показана основная левая стойка шасси в выпущенном положении и рисунок (Фигура 3), на котором изображены основные правая и левая стойки шасси в убранном положении.

Осуществление изобретения

Вертолет 1 (Фигура 1) содержит фюзеляж 2, кабину пилотов 3, пассажирский салон 4, хвостовое оперение 5, двигатель 6, трансмиссию 7, несущие винты 8, переднюю стойку шасси 9, основную правую стойку шасси 10, основную левую стойку шасси 11 и дверь 12.

Изображенная на рисунке (Фигура 2) основная левая стойка шасси 11 в выпущенном положении включает силовую балку 13, поворотный кронштейн крепления силовой балки 14, штырь поворотного кронштейна крепления силовой балки 15, поворотный кронштейн колеса 16, амортизатор 17, рычаг 18, левое колесо 19 и ступицу левого колеса 20.

Представленное на рисунке (Фигура 3) шасси вертолета 1 в убранном положении содержит силовую балку 13, поворотный кронштейн крепления силовой балки 14, штырь поворотного кронштейна крепления силовой балки 15, поворотный кронштейн колеса 16, левое колесо 19 и ступицу левого колеса 20, а также силовую балку 21, поворотный кронштейн крепления силовой балки 22, штырь поворотного кронштейна крепления силовой балки 23, поворотный кронштейн колеса 24, амортизатор 25, рычаг 26, правое колесо 27 и ступицу правого колеса 28.

В шасси многоцелевого вертолета установлены исполнительные механизмы поворота силовой балки 13 и силовой балки 21 на угол 90 градусов назад с помощью поворотного кронштейна крепления силовой балки 14 и поворотного кронштейна крепления силовой балки 22.

Шасси многоцелевого вертолета 1 выполнено по трехопорной схеме с передней управляемой опорой 9 (Фигура 1). Передняя опора шасси установлена в носовой части фюзеляжа 2. Она и убирается вперед по направлению полета в нишу передней стойки. Уборка передней опоры осуществляется с помощью гидравлического привода с встроенном в него замком. Фиксация передней опоры в выпущенном положении производится другим замком.

Основная правая стойка шасси 10 и основная левая стойка шасси 11, установленные в центральной части фюзеляжа 2 (Фигура 1), убираются назад против направления полета в правую и левую ниши стойки. Уборка опор осуществляется с помощью гидравлических приводов. В выпущенном положении указанные стойки фиксируются замками приводов. В убранном положении стойки закрепляются удерживающими приспособлениями.

Угол наклона оси штыря 15 поворотного кронштейна 14 узла крепления левой силовой балки 13, образующей ось вращения силовой балки 13, относительно горизонтальной плоскости выбран в диапазоне от 50 градусов до 70 градусов.

Силовая балка 13 основной левой опоры шасси 11 размещена под углом к горизонтальной плоскости, выбранном в диапазоне от 50 градусов до 70 градусов.

За счет близости по величине или равенства указанных углов обеспечивается свободный проход основной левой стойки шасси 11 во время уборки шасси под открытой пассажирской дверью 12.

Отношение расстояния между центральными точками узла крепления силовой балки 13 и узла крепления силовой балки 21 к длине силовой балки выбрано в диапазоне от 0,8 до 1,2. Кроме компактного размещения стоек шасси в убранном положении в нишах фюзеляжа 2, такое соотношения размеров позволяет обеспечить оптимальный клиренс для данной конструкции вертолета 1. С учетом расположения силовой балки 13 основной левой опоры шасси 11 и силовой балки 21 основной правой опоры шасси 10 под углом к горизонтальной плоскости в диапазоне от 50 градусов до 70 градусов указанное соотношения способствует увеличению площади опоры и повышению устойчивости вертолета 1 на земле, а также препятствует его опрокидыванию при воздействии сильного бокового ветра.

В убранном положении, поворотный кронштейн колеса 16 и поворотный кронштейн колеса 24, с установленными на них амортизаторами 17 и 25, рычагами 18 и 26, колесами 19 и 27 повернуты на осях на угол 90 градусов с переводом указанных элементов конструкции шасси из вертикальной плоскости в горизонтальную плоскость. Поворотный кронштейн колеса 16 и поворотный кронштейн колеса 24 снабжены исполнительными механизмами, обеспечивающими в убранном положении поворот одного колеса с рычагом и амортизатором в направлении носовой части многоцелевого вертолета, а другого колеса с рычагом и амортизатором в направлении хвостовой части многоцелевого вертолета на угол в диапазоне от 70 градусов до 100 градусов. За счет этого достигается компактное размещение в нишах фюзеляжа 2 стоек шасси 10 и 11, расстояние между которыми в убранном положении становится сравнимым с диаметром колес 19 и 27. Такая конструкция позволяет значительно минимизировать размеры ниши шасси в вертолете 1.

Угол наклона оси штыря 15 поворотного кронштейна 14 узла крепления левой силовой балки 13 и угол наклона оси штыря 23 поворотного кронштейна 22 узла крепления правой силовой балки 21 относительно центральной продольной плоскости симметрии многоцелевого вертолета выбран в диапазоне от 15 градусов до 25 градусов, а относительно вертикальной плоскости поперечного сечения многоцелевого вертолета - в диапазоне от 5 градусов до 15 градусов. Такое соотношение углов ориентации оси штыря 15 поворотного кронштейна 14 и оси штыря 23 поворотного кронштейна 22 позволяет на практике реализовать необходимую траекторию движения стоек шасси 10 и 11 при уборки шасси, благодаря которой указанные стойки с прижатыми колесами 19 и 27 точно укладываются в правую и левую ниши шасси многоцелевого вертолета 1.

Управление движением многоцелевого вертолета 1 по аэродрому, при взлете и посадке осуществляется посредством поворота колеса передней опоры 9, а также дифференциального торможения колеса 19 основной левой стойки шасси 11 и колеса 27 основной правой стойки шасси 10.

Все три опоры шасси обеспечивают безопасную эксплуатацию многоцелевого вертолета 1 на аэродромах с любым покрытием.

Выпуск и уборка передней стойки шасси 9, основной правой стойки шасси 10, основной левой стойки шасси 11, а также манипулирование передним колесом осуществляется с помощью гидравлических систем управления.

Две основные опоры шасси, содержащие основную правую стойку шасси 10 и основную левую стойку шасси 11, размещены позади центра тяжести многоцелевого вертолета 1 и равномерно воспринимают нагрузки, возникающие при его стоянке, передвижению по аэродрому, а также при взлете и посадке. Такое расположение основных опор шасси обеспечивает достаточную нагрузку на переднюю опору при всех положениях центра тяжести и необходимый запас по углам тангажа и крена.

Многоцелевой вертолет имеет следующие расчетные массовые и габаритные характеристики: максимальную взлетную массу - 3970 кг, максимальную массу коммерческой нагрузки - 1150 кг, максимальное количество пассажиров - 9, емкость основных топливных баков - 650 литров.

Многоцелевой вертолет обладает следующими летными характеристиками: максимальной высотой полета - 6500 м, максимальной высотой посадочной и взлетной площадок - 3100 м, крейсерской скоростью на высоте 500 м - 270 км/ч, максимально допустимой приборной скоростью - 345 км/ч, практической дальностью полета на высоте 500 м с полной заправкой основных топливных баков и с аварийным неприкосновенным запасом на 30 минут полета, без дополнительного оборудования - 670 км.

Ограничение рабочего диапазона по температуре наружного воздуха составляет от - 40°С до +50°С.

Многоцелевой вертолет 1 может выпускаться в пассажирском варианте с энергопоглощающими креслами. Максимальная вместимость многоцелевого вертолета составляет до 9 пассажиров и два пилота. В грузопассажирском исполнении многоцелевого вертолета возможна перевозка служебных пассажиров на откидных сиденьях. При установке дополнительного оборудования (поисковый прожектор, громкоговоритель, лебедка) многоцелевой вертолет может быть использован в качестве поисково-спасательного средства. Предусмотрена возможность установки медицинского оборудования и применение многоцелевого вертолета в качестве медицинского и санитарно-эвакуационного средства. Многоцелевой вертолет может быть использован как учебно-тренировочный для подготовки пилотов, поскольку он имеет спаренную систему управления в кабине пилотов. При установке специального оборудования возможно применение многоцелевого вертолета для выполнения сельскохозяйственных работ, например, для распыления ядохимикатов, так как относительно большие по размерам сдвигаемые двери позволяют разместить внутри вертолета объемный бак с химическими веществами.

Изобретение относится к области авиации, в частности, к конструкциям вертолетов. Многоцелевой вертолет содержит фюзеляж, включающий кабину пилотов и пассажирский салон, хвостовое оперение, двигатели, трансмиссию, топливную систему, несущий винт, бортовую радиоэлектронную аппаратуру, систему управления и убираемое в полете колесное шасси, выполненное по трехопорной схеме с передней управляемой опорой и двумя основными опорами. Обе основные опоры шасси снабжены силовой балкой, размещенной под углом к горизонтальной плоскости, выбранном в диапазоне от 50 градусов до 70 градусов, с установленным исполнительным механизмом поворота силовой балки на угол 90 градусов назад. Поворотный кронштейн колеса снабжен исполнительным механизмом, обеспечивающим в убранном положении поворот одного колеса с рычагом и амортизатором в направлении носовой части многоцелевого вертолета, а другого колеса с рычагом и амортизатором в направлении хвостовой части многоцелевого вертолета на угол в диапазоне от 70 градусов до 100 градусов. Обеспечивается уменьшение ширины фюзеляжа в зоне основных стоек шасси, снижение лобового сопротивления и увеличение скорости и дальности полета. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Многоцелевой вертолет, содержащий фюзеляж, включающий кабину пилотов и пассажирский салон, хвостовое оперение, двигатели, трансмиссию, топливную систему, несущий винт, бортовую радиоэлектронную аппаратуру, систему управления и убираемое в полете колесное шасси, выполненное по трехопорной схеме с передней управляемой опорой и двумя основными опорами, отличающийся тем, что с целью улучшения летно-технических и эксплуатационных характеристик,

- обе основные опоры шасси снабжены силовой балкой, размещенной под углом к горизонтальной плоскости, выбранном в диапазоне от 50 градусов до 70 градусов, с установленным исполнительным механизмом поворота силовой балки на угол 90 градусов назад,

- верхний конец силовой балки снабжен штырем поворотного кронштейна узла крепления силовой балки, размещенного на фюзеляже, с отношением расстояния между центральными точками узлов крепления силовых балок к длине силовой балки находящемся в диапазоне от 0,8 до 1,2,

- на нижнем конце силовой балки установлен поворотный кронштейн колеса, снабженный исполнительным механизмом, позволяющим поворачивать прикрепленные к нему амортизатор и рычаг, присоединенные противоположными концами с помощью поворотного кронштейна оси колеса через ступицу к колесу, из вертикальной плоскости в горизонтальную плоскость,

- поворотный кронштейн колеса снабжен исполнительным механизмом, обеспечивающим в убранном положении поворот одного колеса с рычагом и амортизатором в направлении носовой части многоцелевого вертолета, а другого колеса с рычагом и амортизатором в направлении хвостовой части многоцелевого вертолета на угол в диапазоне от 70 градусов до 100 градусов,

- угол наклона оси штыря поворотного кронштейна узла крепления силовой балки, образующей ось вращения силовой балки, относительно горизонтальной плоскости выбран в диапазоне от 50 градусов до 70 градусов, относительно центральной продольной плоскости симметрии многоцелевого вертолета - в диапазоне от 15 градусов до 25 градусов, относительно вертикальной плоскости поперечного сечения многоцелевого вертолета - в диапазоне от 5 градусов до 15 градусов.

2. Устройство по пункту 1, отличающееся тем, что поворотный кронштейн колеса снабжен исполнительным механизмом, обеспечивающим в убранном положении поворот правого колеса с рычагом и амортизатором в направлении носовой части многоцелевого вертолета, а левого колеса с рычагом и амортизатором в направлении хвостовой части многоцелевого вертолета на угол в диапазоне от 70 до 100 градусов.

3. Устройство по пункту 1, отличающееся тем, что поворотный кронштейн колеса снабжен исполнительным механизмом, обеспечивающим в убранном положении поворот левого колеса с рычагом и амортизатором в направлении носовой части многоцелевого вертолета, а правого колеса с рычагом и амортизатором в направлении хвостовой части многоцелевого вертолета на угол в диапазоне от 70 до 100 градусов.