Двухвинтовой сверхтяжёлый многоцелевой вертолёт продольной схемы Российский патент 2025 года по МПК B64C27/08 

Изобретение относится к области авиации, а конкретно - к конструкциям вертолетов.

Известны конструкции тяжелых многовинтовых вертолетов, выполненных по поперечной и продольной схемам расположения несущих винтов [1. Многовинтовой конвертовинтокрыл по патенту RU 2521121 от 27.06.2014; 2. Тяжелый скоростной винтокрыл по патенту RU 2608122 от 13.01.2017; 3. Сверхтяжелый четырехвинтовой многоцелевой вертолет по патенту RU 2701369 от 06.04.2018; 4. Тяжелый транспортный вертолет В-12 (Якубович Н.В. Вертолеты особых схем. - М.: Астрель ACT, 2002. - С. 116-126], содержащие два или более несущих винтов, газотурбинные двигатели, фюзеляж, шасси. Недостатками этих конструкций являются узкий диапазон продольной центровки и связанная с ним недостаточная продольная устойчивость, недостаточная грузоподъемность, низкая весовая отдача при полной заправке топливом.

Наиболее близким заявляемому вертолету является двухвинтовой транспортный вертолет продольной схемы СН-47 «Чинук» [http://oruzhie.infovertoleti/l 34-ch-47-chinuk], характеризующийся наличием двух трехлопастных несущих винтов диаметром 18,3 м каждый, силовой установки, состоящей из двух газотурбинных двигателей мощностью 4216 л.с. каждый, максимальной взлетной массой около 24,5 т, максимальной массой перевозимого груза 12,3 т, грузовой кабиной длиной 9,2 м, дальностью полета (без дополнительных топливных баков) 935 км, практическим потолком 3200 м, максимальной и крейсерской скоростями полета при максимальной нагрузке 281 и 259 км/ч соответственно.

Недостатками прототипа являются малая грузоподъемность и неприспособленность к тушению лесных и промышленных пожаров.

Задача изобретения - существенное увеличение грузоподъемности, увеличение весовой отдачи при полной заправке топливом, обеспечение возможности тушения лесных и промышленных пожаров, а также повышение безопасности полетов.

Технический результат достигается за счет того, что двухвинтовой многоцелевой вертолет продольной схемы, содержащий фюзеляж, газотурбинные авиадвигатели, два несущих винта, расположенных продольно вдоль фюзеляжа, шасси, снабжен четырьмя газотурбинными двигателями, установленными в центре масс вертолета, двумя главными редукторами, распределительной коробкой, четырьмя муфтами свободного хода, двумя коническими редукторами, гидронасосом, трехствольным турельным гидромотором и двумя гидроемкостями, при этом каждый из двух несущих винтов приводится во вращение через один главный редуктор и распределительную коробку двумя газотурбинными двигателями, каждый несущий винт выполнен восьмилопастным диаметром 32 м, фюзеляж выполнен с технологическим отсеком для размещения топливных баков, левых и правых лебедок с червячными редукторами, между носовыми, центральными и хвостовыми шпангоутами установлен грузовой пол, шасси выполнено четырехстоечным двенадца-тиколесным, при этом колеса передних стоек шасси выполнены самоориентирующимися. Кроме того, для тушения пожаров вертолет оборудуют трехствольным турельным гидромонитором.

Благодаря указанным нововведениям, а также установке четырех газотурбинных двигателей мощностью 11500 л.с. каждый, обеспечивается увеличение максимальной взлетной массы до 112 т, массы перевозимой полезной нагрузки внутри фюзеляжа - до 65-70 т, максимальной и крейсерской скорости - до 310 и 295 км/ч соответственно, увеличение практического потолка до 4600 м, увеличение размеров перевозимых грузов внутри фюзеляжа: длины - до 30 м, ширины и высоты - до 3,5 м.

По сравнению с существующими аналогами, предназначенными для тушения пожаров, например, по сравнению с вертолетом Ми-26, заявляемый вертолет имеет следующие преимущества:

1. Он оснащен принципиально новой высокоэффективной системой забора воды, позволяющей доставить на борт 60 т воды из водоема размерами 10×30 м² и глубиной от 2 м и более в течение 5-7 мин.

2. Трехствольный турельный гидромонитор позволяет выполнить прицельную подачу воды тремя струями диаметром до 20 см каждая на расстояние до 250 м, что исключает необходимость зависания вертолета над очагом пожара и связанного с ним выхода из строя двигателей в результате попадания в них оксида углерода, что существенно повышает безопасность полетов.

3. Для увеличения грузоподъемности вертолет оснащен четырьмя газотурбинными двигателями и двумя несущими винтами, расположенными вдоль фюзеляжа, что существенно увеличивает продольную центровку и продольную устойчивость вертолета, что обеспечивает повышение безопасности летной эксплуатации вертолета. При этом передний несущий винт вращается по часовой стрелке, а задний - против часовой стрелки, что обеспечивает взаимную компенсацию реактивных моментов, возникающих в результате вращения обоих несущих винтов.

4. Заявляемый вертолет оснащен единой трансмиссией, фиг. 5, что позволяет даже при отказе трех из четырех двигателей совершить посадку вертолета.

Заявляемое изобретение иллюстрируется рисунками:

- фиг. 1 - конструкция заявляемого вертолета, вид сбоку;

- фиг. 2 - конструкция заявляемого вертолета, вид сверху;

- фиг. 3 - конструкция заявляемого вертолета, вид спереди;

- фиг. 4 - принципиальная схема забора воды из водоема;

- фиг. 5 - конструкция трансмиссии вертолета.

На фиг. 1-5 использованы следующие обозначения:

1 - газотурбинный двигатель (4 шт.);

2 - обгонная муфта (4 шт.);

3 - главный редуктор (2 шт.);

4 - раздаточная коробка;

5 - вентилятор (2 шт.);

6 - электрогенератор;

7 - вал трансмиссии (2 шт.);

8 - передний конический редуктор;

9 - задний конический редуктор;

10 - проводка управления;

11 - комбинированный агрегат управления;

12 - автомат перекоса;

13 - втулка несущего винта (2 шт.);

14 - передний несущий винт;

15 - задний несущий винт;

16 - технологический отсек;

17 - вал лебедки (4 шт.);

18 - электродвигатель лебедки (2 шт.);

19 - лебедка;

20 - емкость для забора воды (2 шт.);

21 - патрубок с подкачивающим насосом (2 шт.);

22 - основной гидронасос;

23 - электродвигатель основного гидронасоса;

24 - трехствольный турельный гидромонитор;

25 - грузовая рампа;

26 - грузовые створки (2 шт.);

27 - колеса (12 шт.);

28 - топливный бак (2 шт.).

Заявляемый двухвинтовой сверхтяжелый многоцелевой вертолет продольной схемы, фиг. 1-4, работает следующим образом:

крутящий момент от двигателей 1 через муфты свободного хода 2 передается на два главных редуктора 3, а от них через раздаточную коробку 4 с вентилятором 5 - на электрогенератор бис помощью валов трансмиссии 7 - на передний 8 и задний 9 конические редукторы, связанные, соответственно, с передним 14 и задним 15 несущими винтами, оснащенными автоматами перекоса 12 и втулками 13. Передний 14 несущий винт вращается слева направо, задний 15 - справа налево, в результате чего реактивные моменты этих винтов компенсируют друг друга, исключая, тем самым, вращение вертолета вокруг вертикальной оси, проходящей через его центр масс. Изменение направления векторов тяги несущих винтов осуществляется с помощью комбинированных агрегатов управления с гидроблоками 11 и классических автоматов перекоса 12.

В пожарном варианте применения вертолета генератор 6 подает электропитание на электродвигатели 18 лебедок 19, вращающих валы 17, которые (при вращении) опускают или поднимают гидроемкости 20 с помощью тросов. Водяные патрубки 21 закреплены на полу технологического отсека 16 и во время работы основного гидронасоса 22, работающего от электродвигателя 23, получающего электропитание от генератора 6, подают воду под давлением 15-20 атмосфер на трехствольный гидромонитор 24, который способен послать три струи воды на расстояния до 250 м. Фюзеляж вертолета выполнен таким образом, что гидроемкости 20 могут свободно выходить из него за счет отсутствия пола в местах их расположения в пожарном варианте изготовления вертолета.

Силовой набор конструкции фюзеляжа сосредоточен, в основном, в технологическом отсеке 16, но при этом шесть силовых шпангоутов проходят через весь фюзеляж и создают замкнутую систему. Гидромонитор 24 может подниматься или опускаться относительно строительной горизонтали на величину до 30-45°.

На фиг. 4 показан поперечный разрез фюзеляжа, технологический отсек 16, валы лебедок 17, гидроемкость 20, топливный бак 28, патрубок 21 с подкачивающим насосом. В пожарном варианте изготовления вертолета забор воды из водоема происходит следующим образом: вертолет подлетает к водоему и зависает над ним на высоте 6-8 метров; в позиции 1 с помощью левой и правой лебедок 19 выпускаются гидроемкости 20 из корпуса фюзеляжа; в позиции 2 гидроемкости поворачиваются на 90 относительно первоначального положения; в позиции 3 гидроемкости полностью погружаются в водоем, наполняясь водой; в позиции 4, находясь в водной среде, гидроемкости поворачиваются на 90°; в позиции 5 наполненные водой гидроемкости поднимаются вверх до соприкосновения с потолком технологического отсека 16, при этом водяные патрубки 21 с подкачивающими насосами оказываются полностью погруженными в воду.

Для тушения пожара необходимо подлететь к пламени пожара на расстояние 100-200 м, включить подкачивающие насосы водяных патрубков 21 для заполнения гидромагистралей водой, затем включить основной насос 22 посредством электродвигателя 23 и, работая органами продольно-поперечного управления с помощью проводки управления 10 и турельного гидромонитора 24, направить три струи воды на пламя пожара и потушить его, фиг. 4.

Заявляемый вертолет при необходимости может быть переоборудован в транспортный вариант для перевозки тяжелой техники, в том числе военной, для чего гидроемкости 20 демонтируют, а между центральными, носовыми и хвостовыми шпангоутами (на фиг. 1-5 не показаны) устанавливают грузовой пол. Для погрузки и выгрузки крупногабаритных грузов и тяжелой техники заявляемый вертолет оснащен грузовой рампой 25 и грузовыми створками 26. Шасси заявляемого вертолета 27 выполнено четырехстоечным, двенадцати колесным. Колеса передних стоек шасси являются самоориентирующимися. При необходимости заявляемый вертолет может быть оснащен системой внешней подвески.

Технический результат заключается в увеличении грузоподъемности, в повышении весовой отдачи при полной заправке топливом, в обеспечении возможности тушения лесных и промышленных пожаров и в повышении летно-эксплуатационной безопасности.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям вертолетов. Двухвинтовой многоцелевой вертолет продольной схемы содержит фюзеляж, два несущих винта, расположенных продольно вдоль фюзеляжа, шасси, четыре газотурбинных двигателя, установленные в центре масс вертолета, два главных редуктора, распределительную коробку, четыре муфты свободного хода, два конических редуктора, гидронасос, трехствольный турельный гидромонитор и две гидроемкости. Каждый из двух несущих винтов приводят во вращение через главный редуктор и распределительную коробку два газотурбинных двигателя. Каждый несущий винт выполнен восьмилопастным, диаметром 32 м. Фюзеляж выполнен с технологическим отсеком для размещения топливных баков, левых и правых лебедок с червячными редукторами. Обеспечивается увеличение грузоподъемности, увеличение весовой отдачи при полной заправке топливом, возможность тушения лесных и промышленных пожаров и повышение летно-эксплуатационной безопасности. 5 ил.

Двухвинтовой сверхтяжелый многоцелевой вертолет продольной схемы, содержащий фюзеляж, газотурбинные авиадвигатели, два несущих винта, расположенных продольно вдоль фюзеляжа, шасси, отличающийся тем, что снабжен четырьмя газотурбинными двигателями, установленными в центре масс вертолета, двумя главными редукторами, распределительной коробкой, четырьмя муфтами свободного хода, двумя коническими редукторами, гидронасосом, трехствольным турельным гидромонитором и двумя гидроемкостями, при этом каждый из двух несущих винтов приводят во вращение через главный редуктор и распределительную коробку два газотурбинных двигателя, каждый несущий винт выполнен восьмилопастным, диаметром 32 м, фюзеляж выполнен с технологическим отсеком для размещения топливных баков, левых и правых лебедок с червячными редукторами.