RU2233770C1 - Vertical takeoff and landing aircraft - Google Patents
Vertical takeoff and landing aircraft Download PDFInfo
- Publication number
- RU2233770C1 RU2233770C1 RU2002133804/11A RU2002133804A RU2233770C1 RU 2233770 C1 RU2233770 C1 RU 2233770C1 RU 2002133804/11 A RU2002133804/11 A RU 2002133804/11A RU 2002133804 A RU2002133804 A RU 2002133804A RU 2233770 C1 RU2233770 C1 RU 2233770C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wings
- fuselage
- rotors
- aircraft
- engines
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Toys (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится в авиационной технике, в частности к летательным аппаратам тяжелее воздуха, и предназначено для проведения спасательных работ на море и суше, перевозки пассажиров и грузов в труднодоступные места.The invention relates to aircraft, in particular to aircraft heavier than air, and is intended for rescue operations at sea and on land, the transport of passengers and goods to hard-to-reach places.
В США в 1999-2000 гг. прошли испытания военно-транспортного самолета вертикального взлета и посадки “Оспрей” с поворотными двигателями (Зарубежное военное обозрение. №8, 2000, с.36; №11, 2001, с.33). Самолет “Оспрей” выполнен по нормальной аэродинамической схеме с верхнерасположенным прямым крылом, двухкилевым хвостовым оперением с двумя турбовинтовыми двигателями, установленными в поворотных гондолах на законцовках крыла. При взлете гондолы с турбовинтовыми двигателями развернуты вертикально, подъемная сила и управляющие моменты создаются благодаря изменению тяги двигателей и шага винтов. Затем постепенно двигатели отклоняются от вертикального положения. При увеличении скорости полета до 180-200 км/час подъемная сила и управляющие моменты обеспечиваются набегающим потоком воздуха на аэродинамические поверхности крыльев, после чего гондолы двигателей фиксируются в горизонтальном положении.In the USA in 1999-2000 tested the military transport aircraft vertical takeoff and landing “Osprey” with rotary engines (Foreign Military Review. No. 8, 2000, p. 36; No. 11, 2001, p. 33). The Osprey aircraft is made according to the normal aerodynamic design with an upright straight wing, a twin-tail tail with two turboprop engines mounted in rotary nacelles at the wingtips. During take-off, nacelles with turboprop engines are deployed vertically, lifting force and control moments are created due to changes in engine thrust and propeller pitch. Then the engines gradually deviate from the vertical position. With increasing flight speed up to 180-200 km / h, the lifting force and control torques are provided by an incoming air flow on the aerodynamic surfaces of the wings, after which the engine nacelles are fixed in a horizontal position.
Фирма “Белл Хеликоптep” США ведет разработку самолета вертикального взлета и посадки (СВВП) с 4-мя поворотными турбовинтовыми двигателями, аналогичными применяемых на СВВП “Оспрей” (Зарубежное военное обозрение. №11, 2000). Предполагается, что размеры фюзеляжа и грузового отсека новой машины будут сравнимы с соответствующими параметрами транспортного самолета С 130 - “Геркулес”. Это позволит новому СВВП осуществлять переброску более 90 полностью экипированных военнослужащих или груза 13,6 т. Максимальная взлетная масса 63 т. Опытные образцы планируется изготовить в 2001 году. Серийное производство намечено на 2010 год. Хотя разработки СВВП с поворотными двигателями велись в Великобритании и США с 60-х годов XX века, но до сих пор не удалось до конца решить некоторые проблемы. В частности, процесс перехода с режима вертикального взлета и посадки в режим горизонтального полета и обратно является неустойчивым. В случае отказа одного из двигателей самолет теряет возможность вертикального взлета и посадки.Bell Helicopter USA is developing a vertical take-off and landing aircraft (VTOL) with 4 rotary turboprop engines similar to those used at the Osprey VTOL (Foreign Military Review. No. 11, 2000). It is assumed that the dimensions of the fuselage and cargo compartment of the new machine will be comparable with the corresponding parameters of the transport aircraft C 130 - Hercules. This will allow the new VTOL aircraft to deploy more than 90 fully equipped military personnel or 13.6 tons of cargo. The maximum take-off weight is 63 tons. Prototypes are planned for production in 2001. Serial production is scheduled for 2010. Although the development of VTOL aircraft with rotary engines has been carried out in the UK and the USA since the 60s of the XX century, until now it has not been possible to completely solve some problems. In particular, the transition from vertical takeoff and landing to horizontal flight mode and vice versa is unstable. In the event of failure of one of the engines, the aircraft loses the ability to take off and land vertically.
Известный самолет вертикального взлета и посадки (Патент США №5320305, В 64 С 29/00, 14.06.1994) содержит два несущих винта, каждый из которых размещен в консоли крыла и имеет связь с соответствующими двигателем, имеющим связь с соответствующим тянущим винтом. Размещение несущих винтов в консоли крыла потребовало как увеличения площади крыла, так и его толщины, что привело к необходимости компоновки всей конструкции в виде схемы типа летающее крыло.The well-known vertical take-off and landing aircraft (US Patent No. 5320305, B 64 C 29/00, 06/14/1994) contains two main rotors, each of which is located in the wing console and is connected to the corresponding engine, which is connected to the corresponding pulling rotor. The placement of rotors in the wing console required both an increase in the wing area and its thickness, which led to the need for the layout of the entire structure in the form of a flying wing type scheme.
Недостатком является то, что схемы типа летающее крыло не получили в авиации, особенно в гражданской, практического применения ввиду их явных недостатков перед “нормальными” аэродинамическими схемами самолетов. Кроме того, данная конструктивная схема не обеспечивает вертикального взлета и посадки при отказе одного из двигателей самолета.The disadvantage is that flying-type circuits have not received practical use in aviation, especially in civilian applications, due to their obvious shortcomings over the “normal” aerodynamic circuits of aircraft. In addition, this structural scheme does not provide vertical take-off and landing in case of failure of one of the aircraft engines.
Целью изобретения является разработка конструкции-схемы СВВП, которая бы обеспечивала вертикальный взлет и посадку даже при отказе одного из двигателей самолета.The aim of the invention is to develop a design diagram of the VTOL aircraft, which would provide vertical take-off and landing, even if one of the aircraft engines fails.
Самолет вертикального взлета и посадки (СВВП) содержит фюзеляж, крылья, силовую установку с несколькими двигателями, хвостовое оперение, шасси, тянущие и несущие винты, где каждый несущий винт имеет связь с двумя двигателями, при этом СВВП имеет четыре крыла с двигателями на каждом крыле, два из которых размещены в передней части фюзеляжа, два других - в задней части фюзеляжа, а несущие винты размещены между крыльями в передней и задней частях фюзеляжа. Несущие винты закрываются заслонками от набегающего потока воздуха при нормальном горизонтальном полете и открываются при полете в режимах вертикального взлета и посадки, висения, горизонтального полета со скоростью, не обеспечивающей удержание самолета на заданной высоте за счет подъемной силы крыльев. При нормальном горизонтальном полете несущие винты отключены от двигателей. Часть воздушного потока, образующегося при работе несущих винтов, направляется через каналы в крыльях самолета с выходом воздушного потока в нижней плоскости крыльев.Aircraft vertical take-off and landing (VTOL) contains a fuselage, wings, a power plant with several engines, tail, landing gear, pull and rotors, where each rotor is connected to two engines, while VTOL has four wings with engines on each wing two of which are located in the front of the fuselage, the other two are in the rear of the fuselage, and the rotors are located between the wings in the front and rear of the fuselage. The rotors are closed by dampers from the incoming air flow during normal horizontal flight and open during flight in the modes of vertical take-off and landing, hovering, horizontal flight at a speed that does not ensure that the aircraft is held at a given height due to the lifting force of the wings. In normal horizontal flight, the rotors are disconnected from the engines. Part of the air flow generated during operation of the rotors is directed through the channels in the wings of the aircraft with the air flow in the lower plane of the wings.
За счет использования указанных выше технических решений при их осуществлении заявляемого изобретения самолет вертикального взлета и посадки будет иметь следующие преимущества перед СВВП с поворотными двигателями:Due to the use of the above technical solutions during their implementation of the claimed invention, a vertical take-off and landing aircraft will have the following advantages over VTOL with rotary engines:
- более высокую безопасность полетов;- higher flight safety;
- возможность вертикального взлета и посадки даже при отказе одного двигателя;- the possibility of vertical take-off and landing, even if one engine fails;
- возможность аварийной вертикальной посадки даже при отказе двух двигателей при условии отказа одного двигателя на передних крыльях и одного двигателя на задних крыльях;- the possibility of emergency vertical landing even if two engines fail, provided one engine on the front wings and one engine on the rear wings fail;
- возможность продолжения горизонтального полета при отказе любых двух двигателей.- the ability to continue horizontal flight in case of failure of any two engines.
На фиг.1 изображен вид сверху самолета:Figure 1 shows a top view of the aircraft:
на фиг.2 - фронтальный вид;figure 2 is a front view;
на фиг.3 - вид сбоку;figure 3 is a side view;
на фиг.4 - разрез А-А фюзеляжа в месте установки несущих винтов в передней части фюзеляжа;figure 4 is a section aa of the fuselage at the installation site of the rotors in the front of the fuselage;
на фиг.5 - разрез Б-Б фюзеляжа в месте установки винтов в задней части фюзеляжа;figure 5 - section BB of the fuselage at the place of installation of the screws in the rear of the fuselage;
на фиг.6 - разрез В-В защитного кожуха 13 выше несущих винтов 8.Fig.6 is a section bb of the
Самолет вертикального взлета и посадки (фиг.1, 2, 3) содержит фюзеляж 1, передние крылья 2, задние крылья 3, двигатели 4, хвостовое оперение 5, шасси 6. Двигатели 4 с редуктором 9 оснащены тянущими соосными винтами 7 винтовентиляторного типа. В фюзеляже 1 между крыльями 2, 3 размещены несущие винты 8 с редуктором 10. Несущие винты 8 могут быть выполнены аналогичными тянущим соосным винтам винтовентиляторного типа либо любой другой конструкции вентиляторного, компрессорного типа, обеспечивающие максимальную вертикальную тягу при минимальных габаритах несущего винта 8. Самолет на фиг.1, 2, 3 показан с закрытыми заслонками 14, поэтому несущие винты 8 не показаны. Валы 11 обеспечивают передачу мощности от двигателей 4 к винтами 8 через редуктор 10 и соосные валы 12.The vertical take-off and landing airplane (FIGS. 1, 2, 3) contains the fuselage 1, the
На фиг.1, 3, 4, 5 показаны каналы 15, по которым обеспечивается поступление части воздушного потока, образующегося при работе несущих винтов 8, с выходом воздушного потока в нижний плоскости крыльев 2, 3. На фиг.3 показаны открытыми заслонки 19, установленные в нижней плоскости крыльев 2, 3 на выходе воздушного потока из каналов 15. На фиг.4 (разрез А-А фюзеляжа) 1 показан защитный кожух 13, в котором размещены несущие винты 8, расположенные в передней части фюзеляжа 1 между крыльями 2. Защитный кожух 13 предназначен для защиты фюзеляжа 1 от воздействия воздушного потока, создаваемого винтами 8 при их работе. Кожух 13 дополнительно является силовой конструкцией, передающий тягу от работающих винтов 8 на корпус фюзеляжа 1.Figures 1, 3, 4, 5 show the
Заслонки 14 показаны поворотными, хотя это не является обязательным. Заслонки могут быть скользящими, могут применяться и комбинации разных типов заслонок - скользящих и поворотных. Для осуществления работы заслонок 14 применяются стандартные устройства и механизмы, используемые в самолетах для обеспечения работы створок шасси, механизации работы крыла, а потому указанные устройства на фиг.4, 5 не показаны.The
Назначение заслонок 14 - закрывать защитный кожух 13 и несущие винты 8 от набегающего потока воздуха в режиме нормального горизонтального полета самолета.The purpose of the
Ввод воздуха в кожух 13 осуществляется через решетку 17, вывод воздуха - через решетку 18. Ниже винтов 8 над решеткой 18 размещено устройство 16, обеспечивающее отбор части воздушного потока, который образуется при работе винтов 8, в каналы 15. Каналы 15 предназначены для подачи воздушного потока в нижнюю плоскость крыльев 2, 3 при открытых заслонках 19 (фиг.3). За счет выхода воздуха в нижней плоскости крыльев 2, 3 обеспечивается поперечная устойчивость самолета в режимах вертикального взлета и посадки, горизонтального полета со скоростью, не обеспечивающей удержание самолета на заданной высоте за счет подъемной силы крыльев.The air is introduced into the
На фиг.5 (разрез Б-Б фюзеляжа 1) показаны несущие винты 8, расположенные в кожухе 13 между крыльями 3 в задней части фюзеляжа 1. Принципиально разрез Б-Б фиг.5 не отличается от разреза А-А фиг.4.5 (section BB of the fuselage 1) shows the
На фиг.6 (разрез В-В фиг.4) показаны защитный кожух 13, соосные валы 12 и несущие винты 8, устройство 16, обеспечивающие отбор части воздушного потока в каналы 15.Figure 6 (section BB-4) shows the
Разберем работу тянущих и несущих винтов 7, 8 в различных режимах полета самолета вертикального взлета и посадки.Let us analyze the operation of the pulling and
Режим вертикального взлета. Перед включением в работу двигателей 4 несущие винты 8 отключены от двигателей, тянущие винты 7 устанавливаются с шагом, создающим нулевую тягу при работе. Заслонки 14, 19 устанавливаются в положение “Открыто”, устанавливается шаг винтов 8, обеспечивающий при работе минимальную тягу. После включения в работу двигателей 4 и проверки работоспособности систем самолета включаются в работу несущие винты 8. Затем за счет повышения оборотов и мощности двигателей 4 и увеличения тяги несущих винтов 8 за счет изменения шага винтов 8 самолет отрывается от земли и набирает высоту.Vertical takeoff mode. Before turning on the
Летчик удерживает самолет в горизонтальном положении, обеспечивая продольную устойчивость за счет регулирования тяги несущих винтов 8 в передней и задней частях фюзеляжа 1. Поперечную устойчивость самолета летчик обеспечивает за счет регулирования величины воздушных потоков, выходящих в нижней плоскости крыльев 2, 3.The pilot holds the plane in a horizontal position, providing longitudinal stability by adjusting the thrust of the
Режим горизонтального полета со скоростью, не обеспечивающей удержание самолета на заданной высотой за счет подъемной силы крыльев 2, 3.The mode of horizontal flight at a speed that does not ensure the holding of the aircraft at a given height due to the lifting force of the
После вертикального подъема на заданную высоту летчик увеличивает тягу тянущих винтов 7 путем изменения шага винтов 7 и самолет переходит в горизонтальный полет, при котором заданная высота обеспечивается тягой несущих винтов 8 и частично подъемной силой крыльев 2, 3, а скорость горизонтального полета обеспечивается тягой тянущих винтов 7.After a vertical rise to a predetermined height, the pilot increases the thrust of the pulling screws 7 by changing the pitch of the screws 7 and the plane enters a horizontal flight, in which the specified height is provided by the thrust of the
Переход в нормальный горизонтальный полет.Transition to normal horizontal flight.
Летчик увеличивает тягу тянущих винтов 7 и уменьшает тягу несущих винтов 8 путем изменения их шага. Когда скорость самолета достигнет такой, что при минимальной тяге несущих винтов 8 самолет удерживается на заданной высоте за счет подъемной силы, создаваемой крыльями 2, 3, летчик отключает несущие винты 8 от двигателей 4. Затем закрывает заслонки 14, 19 и самолет переходит в режим нормального горизонтального полета.The pilot increases the thrust of the pulling screws 7 and reduces the thrust of the
Режим висения. Для перехода из режима нормального горизонтального полета в режим висения летчик снижает скорость полета до минимальной, при которой самолет удерживается на заданной высоте, при этом открывает заслонки 14, 19 и включает в работу несущие винты 8. Постепенно увеличивая тягу несущих винтов 8 и снижая тягу тянущих винтов 7 путем изменения шага винтов 7, 8, летчик переводит самолет в режим висения, то есть самолет зависает в определенной точке с нулевой горизонтальной скоростью.Hang mode To switch from normal horizontal flight mode to hovering mode, the pilot reduces the flight speed to the minimum at which the aircraft is held at a predetermined height, while opening the
Режим вертикальной посадки. Самолет, зависнув над местом посадки, выпускает шасси 6. Затем летчик постепенно уменьшает тягу несущих винтов 8 путем изменения шага винтов 8 и самолет совершает вертикальную посадку.Vertical landing mode. The plane, hovering over the landing site, releases the
Кроме указанных выше режимов самолет вертикального взлета и посадки при наличии нормальной взлетно-посадочной полосы может садиться и взлетать как обычный самолет. При отказе в полете одного из двигателей самолет может совершать как вертикальную посадку, так и взлет, так и посадку в режиме обычного самолета при наличии взлетно-посадочной полосы. Самолет может совершить вертикальную посадку и при отказе двух двигателей 4 при условии, что отказывает один двигатель на крыльях 2 и один на крыльях 3. Самолет может продолжать полет и садиться как обычный самолет на аэродром даже при отказе любых двух двигателей.In addition to the above modes, a vertical take-off and landing airplane, in the presence of a normal runway, can land and take off like a regular airplane. If one of the engines refuses to fly, the aircraft can make both a vertical landing and take-off, as well as landing in a regular airplane mode with a runway. An airplane can make a vertical landing even if two
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002133804/11A RU2233770C1 (en) | 2002-12-15 | 2002-12-15 | Vertical takeoff and landing aircraft |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002133804/11A RU2233770C1 (en) | 2002-12-15 | 2002-12-15 | Vertical takeoff and landing aircraft |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002133804A RU2002133804A (en) | 2004-07-10 |
| RU2233770C1 true RU2233770C1 (en) | 2004-08-10 |
Family
ID=33413510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002133804/11A RU2233770C1 (en) | 2002-12-15 | 2002-12-15 | Vertical takeoff and landing aircraft |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2233770C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109606674A (en) * | 2018-12-26 | 2019-04-12 | 中南大学 | Tail-sitting vertical take-off and landing unmanned aerial vehicle and its control system and control method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3002709A (en) * | 1955-12-19 | 1961-10-03 | C L Cochran And Associates | Aircraft adapted for vertical ascent and descent |
| US5244167A (en) * | 1991-08-20 | 1993-09-14 | John Turk | Lift augmentation system for aircraft |
| US5320305A (en) * | 1992-07-22 | 1994-06-14 | Lockheed Corporation | Propulsion system for an aircraft providing V/STOL capability |
| RU2162809C2 (en) * | 1999-04-27 | 2001-02-10 | Рогов Анатолий Павлович | Vertical take-off and landing aircraft |
-
2002
- 2002-12-15 RU RU2002133804/11A patent/RU2233770C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3002709A (en) * | 1955-12-19 | 1961-10-03 | C L Cochran And Associates | Aircraft adapted for vertical ascent and descent |
| US5244167A (en) * | 1991-08-20 | 1993-09-14 | John Turk | Lift augmentation system for aircraft |
| US5320305A (en) * | 1992-07-22 | 1994-06-14 | Lockheed Corporation | Propulsion system for an aircraft providing V/STOL capability |
| RU2162809C2 (en) * | 1999-04-27 | 2001-02-10 | Рогов Анатолий Павлович | Vertical take-off and landing aircraft |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109606674A (en) * | 2018-12-26 | 2019-04-12 | 中南大学 | Tail-sitting vertical take-off and landing unmanned aerial vehicle and its control system and control method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101970601B1 (en) | Vertical takeoff and landing aircraft using hybrid-electric propulsion system | |
| CN111498109B (en) | Vertical take-off and landing aircraft | |
| US20180141652A1 (en) | Convertible airplane with exposable rotors | |
| US20060032970A1 (en) | Tall V/STOL aircraft | |
| GB2409845A (en) | Tilt-rotor aircraft changeable between vertical lift and forward flight modes | |
| CN102530248A (en) | Design method for multifunctional helicopter | |
| CN106043689A (en) | Vertical take-off auxiliary system for top-mounted fixed-wing aircraft | |
| RU2127202C1 (en) | Method of creating system of forces of aircraft of aeroplane configuration and ground-air amphibious vehicle for implementing this method | |
| CN101602403A (en) | Vertical take-off and landing aircraft (VTOL aircraft) | |
| RU2349505C1 (en) | Method of creating aircraft lift (versions), method of flight, non-aerodynamic all-weather vtol aircraft "maxinio" (versions), methods of take-off and landing, aicraft control method and system, fuselage, wing (versions), thrust reverse and method of its operation, landing gear system, gas separation and distribution system | |
| CN201457738U (en) | Dishing aircraft | |
| US20210171189A1 (en) | High-speed take-off and landing anti-falling airplane | |
| EP2508401A1 (en) | Combined aircraft | |
| CN105109694A (en) | Novel anti-falling airplane and anti-falling control method | |
| CN111086625A (en) | Double-duct variable cabin tailstock type manned vertical take-off and landing fixed wing aircraft | |
| WO2017036080A1 (en) | Parachute equipped autogyro and manufacturing method | |
| US11767108B2 (en) | Aircraft (drone) | |
| RU2233770C1 (en) | Vertical takeoff and landing aircraft | |
| CN204956905U (en) | Parachuting autogyro | |
| CN1907807A (en) | Method of vertical take-off and landing aircraft with fixed wing and aircraft | |
| Ransone | An overview of experimental VSTOL aircraft and their contributions | |
| RU2674534C1 (en) | Atmospheric disc-shaped aircraft | |
| CN207417142U (en) | A kind of compound helicopter | |
| RU2317220C1 (en) | Method of forming the system of forces of flying vehicle and flying vehicle-ground-air-amphibian for realization of this method | |
| RU2466061C2 (en) | Flight vehicle (versions), flight vehicles parts, method of exploiting flight vehicle and its parts |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061216 |