RU204467U1

RU204467U1 - HIGH-SPEED COMBINED HELICOPTER (ROTOR WING)

Info

Publication number: RU204467U1
Application number: RU2020143155U
Authority: RU
Inventors: Сергей Олегович Никитин
Original assignee: Сергей Олегович Никитин
Priority date: 2020-12-25
Filing date: 2020-12-25
Publication date: 2021-05-26

Abstract

Полезная модель относится к области авиастроения, а именно к винтокрылым летательным аппаратам.Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение безопасности эксплуатации и снижение расхода топлива.Техническая задача решена благодаря тому, что скоростной комбинированный вертолет (винтокрыл), имеющий несущую систему, состоящую из соосного несущего винта и фюзеляжа с горизонтальным и вертикальным оперением с управляемыми поверхностями, снабженного крылом, оборудованным элеронами, обеспечивающим разгрузку соосного несущего винта, гибридную силовую установку, состоящую из трансмиссии (редукторов и валов), не менее чем одного двигателя и генератора, и оборудованный не менее чем двумя электрическими двигателями, обеспечивающими создание пропульсивной тяги не менее чем двумя воздушными винтами на всех эксплуатационных режимах полета, при этом воздушные винты расположены на концах крыла и заключены в профилированные кольцевые обтекатели с возможностью регулирования скорости вращения.The utility model relates to the field of aircraft construction, namely to rotary-wing aircraft. The technical task of the claimed utility model is to increase operational safety and reduce fuel consumption. The technical problem is solved due to the fact that a high-speed combined helicopter (rotary wing) having a carrier system consisting of a coaxial carrier propeller and fuselage with horizontal and vertical tail surfaces with controllable surfaces, equipped with a wing equipped with ailerons, providing unloading of the coaxial rotor, a hybrid power plant consisting of a transmission (gearboxes and shafts), at least one engine and generator, and equipped with at least two electric motors providing propulsive thrust with at least two propellers in all operating modes of flight, while the propellers are located at the ends of the wing and enclosed in profiled annular fairings with the ability to regulate the speed of rotation schenia.

Description

Полезная модель относится к области авиастроения, а именно к винтокрылым летательным аппаратам.The utility model relates to the field of aircraft construction, namely to rotary-wing aircraft.

Известны скоростные комбинированные вертолеты использующие дополнительные воздушные винты для повышения путевой скорости вертолета (WO 2005/005250, 2005 «Комбинированный вертолет», RU 2 445 236, 2008 «Скоростной гибридный вертолет с большим радиусом действия и оптимизированным подъемным несущим винтом»). Комбинированные вертолеты имеют фюзеляж с расположенными на нем крыльями, не менее одного тягового воздушного винта, один несущий винт, хвостовое оперение, силовую установку. Силовая установка с хотя бы одним двигателем приводит во вращение несущий винт и воздушные винты посредством трансмиссии. Фюзеляж снабжен стабилизирующими поверхностями в хвостовой части.Known high-speed combined helicopters using additional propellers to increase the ground speed of the helicopter (WO 2005/005250, 2005 "Combined helicopter", RU 2 445 236, 2008 "High-speed hybrid helicopter with a long range and an optimized lifting rotor"). Combined helicopters have a fuselage with wings located on it, at least one thrust propeller, one main rotor, a tail unit, and a power plant. A power plant with at least one engine drives the rotor and propellers through the transmission. The fuselage is equipped with stabilizing surfaces in the tail section.

Недостатком устройств является постоянная механическая связь, через трансмиссию, несущего винта и воздушного винта с силовой установкой, что приводит к повышенному расходу топлива, а открытые рабочие части воздушных винтов являются травмоопасными.The disadvantage of the devices is the constant mechanical connection, through the transmission, the rotor and the propeller with the power plant, which leads to increased fuel consumption, and the open working parts of the propellers are traumatic.

Наиболее близким аналогом заявляемому техническому решению является полезная модель RU 110 715, 2011 «Скоростной комбинированный вертолет».The closest analogue to the claimed technical solution is the utility model RU 110 715, 2011 "High-speed combined helicopter".

Скоростной комбинированный вертолет содержит фюзеляж с крылом, состоящим из правой и левой консолей и хвостовой балкой, несущий и рулевой винты и, силовую установку, топливную систему и систему управления силовой установкой, а также установленные на консолях крыла левый и правый двигатели с воздушными винтами или левый и правый реактивные, турбореактивные или турбовентиляторные двигатели. Каждый двигатель подсоединен к топливной системе и к системе управления силовой установкой. Консоли крыла установлены относительно фюзеляжа с помощью поворотно-разъемных узлов и с возможностью демонтажа консолей или их поворота на стоянке, а также с возможностью поворота и аварийного сброса в полете.The high-speed combined helicopter contains a fuselage with a wing consisting of right and left consoles and a tail boom, a main and tail rotor and, a power plant, a fuel system and a power plant control system, as well as left and right engines mounted on the wing consoles with propellers or left and right-hand jet, turbojet or turbofan engines. Each engine is connected to the fuel system and to the powertrain control system. The wing consoles are mounted relative to the fuselage using swivel-detachable units and with the possibility of dismantling the consoles or turning them in the parking lot, as well as with the possibility of turning and emergency release in flight.

Недостатком прототипа является питание тяговых двигателей от топливной системы, что приводит к повышенному расходу топлива, а открытые рабочие части воздушных винтов, в том числе рулевого винта являются травмоопасными.The disadvantage of the prototype is the power supply of the traction motors from the fuel system, which leads to increased fuel consumption, and the open working parts of the propellers, including the tail rotor, are traumatic.

Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение безопасности эксплуатации и снижение расхода топлива.The technical task of the claimed utility model is to improve operational safety and reduce fuel consumption.

Техническая задача решена благодаря тому, что скоростной комбинированный вертолет (винтокрыл), имеющий несущую систему, состоящую из соосного несущего винта и фюзеляжа с горизонтальным и вертикальным оперением с управляемыми поверхностями, снабженного крылом оборудованным элеронами, обеспечивающим разгрузку соосного несущего винта, гибридную силовую установку, состоящую из трансмиссии (редукторов и валов), не менее чем одного двигателя и генератора, и оборудованный не менее чем двумя электрическими двигателями обеспечивающими создание пропульсивной тяги не менее чем двумя воздушными винтами на всех эксплуатационных режимах полета, при этом воздушные винты расположены на концах крыла и заключены в профилированные кольцевые обтекатели с возможностью регулирования скорости вращения.The technical problem is solved due to the fact that a high-speed combined helicopter (rotorcraft), which has a carrying system consisting of a coaxial rotor and a fuselage with horizontal and vertical tail surfaces with controllable surfaces, equipped with a wing equipped with ailerons, providing unloading of the coaxial rotor, a hybrid power plant, consisting of from the transmission (gearboxes and shafts), at least one engine and generator, and equipped with at least two electric motors providing propulsive thrust with at least two propellers in all operating modes of flight, while the propellers are located at the ends of the wing and are enclosed into profiled annular fairings with the ability to adjust the speed of rotation.

Применение электрических двигателей в качестве тяговых, позволяет понизить расход топлива относительно прототипа, вследствие наличия возможности регулировки скорости вращения воздушных винтов в зависимости от режима полета, что позволяет выбрать оптимальную скорость вращения на каждом режиме полета, в том числе, предусмотрена полная остановка воздушных винтов (например, на режиме висения) без необходимости дополнительного запуска (остановки) двигателя.The use of electric motors as traction motors allows to reduce fuel consumption relative to the prototype, due to the possibility of adjusting the rotational speed of the propellers depending on the flight mode, which makes it possible to select the optimal rotational speed in each flight mode, including a complete stop of the propellers (for example hovering) without the need for additional starting (stopping) the engine.

Выполнение воздушных винтов в профилированных кольцевых обтекателях позволяет уменьшить их габариты и травмоопасность по сравнению с движителями с открытой рабочей частью. Кроме того, подача электрической мощности на воздушные винты позволяет не только регулировать их скорость вращения, но и многократно дублировать систему подвода мощности, что повышает эксплуатационную безопасность.Execution of propellers in profiled annular fairings makes it possible to reduce their dimensions and injury risk in comparison with propellers with an open working part. In addition, the supply of electrical power to the propellers makes it possible not only to regulate their rotation speed, but also to duplicate the power supply system many times, which increases operational safety.

Крыло оборудованное элеронами позволяет разгружать соосный несущий винт во время полета. Элероны дополнительно создают управляющие моменты по углам крена. На режиме висения, элероны отклонены перпендикулярно вниз от плоскости крыла для уменьшения площади обдува соосным несущим винтом, что уменьшает расход топлива.The wing equipped with ailerons allows unloading the coaxial rotor during flight. Ailerons additionally create control moments at the roll angles. In hover mode, the ailerons are deflected perpendicularly downward from the wing plane to reduce the area of the coaxial rotor airflow, which reduces fuel consumption.

Воздушные винты заключенные в профилированные кольцевые обтекатели и размещенные на концах крыла, позволяют обеспечить отклонение элеронов перпендикулярно от плоскости крыла на режиме висения и увеличить эффективную площадь крыла на горизонтальных режимах полета, вследствие уменьшения влияния перетекания набегающего потока в концевой части крыла (с нижней поверхности крыла на верхнюю поверхность крыла), что позволяет уменьшить расход топлива.The propellers enclosed in profiled annular fairings and located at the ends of the wing allow deflection of the ailerons perpendicularly from the wing plane in hover mode and increase the effective wing area in horizontal flight modes, due to a decrease in the influence of the free stream overflow in the wing tip (from the lower wing surface to the upper surface of the wing), which reduces fuel consumption.

Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где:The claimed utility model is illustrated by drawings, where:

Фиг. 1 - Общий вид скоростного комбинированного вертолета (винтокрыла);FIG. 1 - General view of a high-speed combined helicopter (rotorcraft);

Фиг. 2 - Три проекции скоростного комбинированного вертолета (винтокрыла);FIG. 2 - Three projections of a high-speed combined helicopter (rotorcraft);

Предлагаемая полезная модель скоростного комбинированного вертолета (винтокрыла) содержит: соосный несущий винт 1, фюзеляж 2, с горизонтальным 3 и вертикальным оперением 4 с управляемыми поверхностями 5, снабженного крылом 6 оборудованным элеронами 7, гибридную силовую установку 8, не менее чем два электрических двигателями 9 подающих мощность на воздушные винты 10, профилированные кольцевые обтекатели 11.The proposed utility model of a high-speed combined helicopter (rotorcraft) contains: coaxial main rotor 1, fuselage 2, with horizontal 3 and vertical tail 4 with controllable surfaces 5, equipped with a wing 6 equipped with ailerons 7, a hybrid power plant 8, at least two electric motors 9 supplying power to propellers 10, profiled annular fairings 11.

Предлагаемая полезная модель скоростного комбинированного вертолета (винтокрыла) функционирует следующим образом.The proposed utility model of a high-speed combined helicopter (rotorcraft) operates as follows.

Взлет скоростного комбинированного вертолета (винтокрыла) осуществляется вертикально, с использованием соосного несущего винта 1. Для обеспечения вертикального взлета гибридная силовая установка 8 подает необходимую мощность на соосный несущий винт 1 винтокрыла через трансмиссию. При этом тяга воздушных винтов 10 отсутствует. Элероны 7 крыла 6 отклонены вертикально вниз.The takeoff of a high-speed combined helicopter (rotorcraft) is carried out vertically, using a coaxial main rotor 1. To ensure vertical takeoff, the hybrid power plant 8 supplies the necessary power to the coaxial rotor 1 of the rotorcraft through the transmission. In this case, the thrust of the propellers 10 is absent. Ailerons 7 of wing 6 are deflected vertically downward.

После вертикального взлета и висения на заданной высоте осуществляется переход в горизонтальный полет. Для этого летчик увеличивает тягу воздушных винтов 10, при сохранении тяги соосного несущего винта 1 постоянной, предварительно переведя элероны 7 крыла в горизонтальное положение.After vertical take-off and hovering at a given altitude, the transition to horizontal flight is carried out. For this, the pilot increases the thrust of the propellers 10, while maintaining the thrust of the coaxial rotor 1 constant, having previously transferred the wing ailerons 7 to a horizontal position.

Разгон скоростного комбинированного вертолета (винтокрыла) осуществляется с близким к нулю углом тангажа. Вследствие этого, с ростом скорости полета растет подъемная сила крыла 6, а подъемная сила и потребная мощность соосного несущего винта 1 уменьшается. Вследствие роста скорости полета, автоматически уменьшается подача мощности на соосный несущий винт 1 от комбинированной силовой установки 8. Максимальная скорость горизонтального полета скоростного комбинированного вертолета (винтокрыла) достигается при максимальной тяге воздушных винтов 10.The acceleration of a high-speed combined helicopter (rotorcraft) is carried out with a pitch angle close to zero. As a result, with an increase in flight speed, the lift of the wing 6 increases, and the lift and the required power of the coaxial rotor 1 decreases. Due to the increase in flight speed, the power supply to the coaxial rotor 1 from the combined power plant 8 is automatically reduced. The maximum horizontal flight speed of the high-speed combined helicopter (rotorcraft) is achieved at the maximum thrust of the propellers 10.

После выполнения задания, осуществляется торможение скоростного комбинированного вертолета (винтокрыла) до зависания с уменьшением пропульсивной тяги воздушных винтов 10 до нуля, совместно с соответствующим увеличением подачи мощности на соосный несущий винт 1 от комбинированной силовой установки 8. Элероны 7 крыла 6 отклоняются вертикально вниз. Посадка выполняется вертикально.After completing the task, the high-speed combined helicopter (rotorcraft) is braked until hovering with a decrease in the propulsive thrust of propellers 10 to zero, together with a corresponding increase in the power supply to the coaxial rotor 1 from the combined power plant 8. Ailerons 7 of the wing 6 are deflected vertically downward. Landing is carried out vertically.

Claims

High-speed combined helicopter - a rotorcraft having a carrier system consisting of a coaxial main rotor and a fuselage with horizontal and vertical empennage with controllable surfaces, equipped with a wing that provides unloading of the coaxial main rotor, characterized in that the wing is equipped with ailerons, a hybrid power plant consisting of a transmission , including gearboxes and shafts, at least one engine and generator, and equipped with at least two electric motors, providing propulsive thrust at least two propellers in all operating modes of flight, while the propellers are located at the ends of the wing and are enclosed in profiled annular fairings with variable speed control.