Способ преобразования винтокрылого летательного аппарата в самолетную конфигурацию и комбинированный самолет вертикального взлета и посадки винтокрылой схемы

 

Использование: для построения ЛА вертикального взлета и посадки. Сущность изобретения: в способе преобразования ЛА останавливают несущий винт, выполненный по однолопастной схеме с весовым балансиром и осуществляют его уборку, для чего переводят лопасти во флюгерное положение с последующим сближением лопастей с фюзеляжем до образования несущим винтом и поверхностью фюзеляжа общих аэродинамических обводов. Комбинированный самолет вертикального взлета и посадки винтокрылой схемы содержит фюзеляж, несущий винт, выполненный в виде одной лопости, соединенной горизонтальным шарниром с весовым балансиром, механизм торможения и уборки винта, снабженный стопором, обеспечивающим фиксацию лопасти во флюгерном положении, при этом механизм уборки несущего винта выполнен с возможностью поворота лопасти и весового балансира вокруг оси горизонтального шарнира и обеспечения сопряжения несущего винта с поверхностью фюзеляжа с образованием с ним общих аэродинамических обводов. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области авиационной техники и может использоваться в разработках летательных аппаратов вертикального взлета и посадки.

Известен способ преобразования винтокрылого летательного аппарата в самолетную конфигурацию, включающий поворот несущих винтов, их остановку, перевод лопастей во флюгерное положение и складывание их по потоку с уборкой в удлиненные мотогондолы, размещенные на концах крыла [1] Известен комбинированный самолет вертикального взлета и посадки (СВВП) винтокрылой схемы с убирающимся в полете несущим винтом, уборка которого производится в нишу, предусмотренную в верхней части фюзеляжа при помощи механизма торможения и уборки [2] Недостатком известного способа является невозможность устранения при преобразовании ЛА лобового сопротивления несущих винтов без применения кормовых обтекателей, увеличивающих длину мотогондол до размеров, необходимых для уборки несущих винтов, что приводит к увеличению омываемой поверхности ЛА и, следовательно, к появлению дополнительного аэродинамического сопротивления.

Недостатком известного устройства является сложность механизма остановки, складывания и укладывания лопастей несущего винта в фюзеляж и необходимость применения створок, закрывающих нишу фюзеляжа после уборки несущего винта.

Задачей изобретения является повышение аэродинамического качества комбинированного самолета вертикального взлета и посадки винтокрылой схемы на самолетных режимах полета за счет устранения лобового сопротивления несущего винта путем его уборки без применения дополнительных обтекателей и створок.

Указанная задача решается тем, что в известном способе преобразования винтокрылого летательного аппарата в самолетную конфигурацию, заключающемся в остановке несущего винта и его уборке, включающей операции перевода лопастей во флюгерное положение и их складывание по потоку, согласно изобретению используют несущий винт, выполненный по однолопастной схеме с весовым балансиром, а уборку несущего винта осуществляют путем сближения с фюзеляжем до сопряжения с ним лопасти и весового балансира и образования несущим винтом и поверхностью фюзеляжа общих аэродинамических обводов.

Задача изобретения решается также и тем, что в комбинированном самолете вертикального взлета и посадки винтокрылой схемы, содержащем фюзеляж, убирающийся в полете несущий винт, двигатель, тянущий и рулевой винты, трансмиссию, крыло, горизонтальное и вертикальное оперение, шасси, систему управления несущим винтом с механизмом его торможения и уборки, согласно изобретению несущий винт выполнен в виде одной лопасти, соединенной горизонтальным шарниром с весовым балансиром, механизм его торможения снабжен стопором, обеспечивающим фиксацию лопасти во флюгерном положении, а механизм уборки несущего винта выполнен с возможностью поворота лопасти и весового балансира вокруг оси горизонтального шарнира и обеспечения сопряжения несущего винта с поверхностью фюзеляжа с образованием с ним общих аэродинамических обводов.

При этом весовой балансир может быть выполнен в виде груза, закрепленного на подвижном штоке с возможностью изменения плеча груза относительно оси вращения несущего винта.

На фиг. 1 изображен комбинированный самолет вертикального взлета и посадки в самолетной конфигурации, вид сбоку; на фиг.2 вид на самолет в плане; на фиг.3 поперечное сечение фюзеляжа (лопасть несущего винта убрана).

Штрихпунктиром показан несущий винт в его рабочем положении.

СВВП содержит фюзеляж 1, низкорасположенное крыло 2, убирающийся однолопастный несущий винт 3, горизонтальное оперение 4, вертикальное оперение 5, колесное шасси 6, двигатель 7 с тянущим винтом 8, рулевой винт 9 и трансмиссию 10.

Крыло снабжено элеронами 11 и закрылками 12. Горизонтальное оперение состоит из управляемого стабилизатора и руля высоты 13. Вертикальное оперение имеет руль направления 14 и нижний киль 15, выполняющий одновременно функцию предохранительной опоры рулевого винта.

Несущий винт закреплен на приводном валу, размещенном в корпусе колонки 16. Лопасть несущего винта уравновешивается весовым балансиром, состоящим из штанги 17 и закрепленного на ней балансировочного груза 18. Для снижения массы груз 18 может быть закреплен на подвижном штоке 19 с приводом. Рабочим положением груза в этом случае является позиция 18^*.

Лопасть несущего винта имеет общий с весовым балансиром горизонтальный шарнир 20 и осевой шарнир 21. Основные механизмы, обеспечивающие работу несущего винта, в том числе механизм уборки-выпуска лопасти и весового балансира, смонтированы в общем блоке 22.

Для передачи мощности от двигателя к несущему и рулевому винтам используется трансмиссия, включающая главный редуктор 23 с муфтами сцепления и свободного хода, угловые редукторы 24, 25, дополнительный редуктор 26 с тормоз-стопором несущего винта, редуктор рулевого винта 27 и приводные валы с карданными шарнирами 28.

Вертикальный взлет СВВП осуществляет на вертолетном режиме, при котором несущий винт 3 находится в рабочем положении и создает необходимую подъемную силу, используя практически всю мощность двигателя 7, за исключением небольшой ее части, потребляемой тянущим винтом 8, работающим с нулевым шагом, и рулевым винтом 9, компенсирующим реактивный момент от несущего винта.

Переходные режимы от вертолетного к самолетному осуществляются в горизонтальном полете после вертикального подъема. На начальном этапе перехода к горизонтальному полету ось вращения несущего винта с помощью автомата перекоса наклоняют вперед, обеспечивая начало разгона. Затем отклонением ее назад постепенно переводят несущий винт на режим авторотации и СВВП начинает полет в режиме автожира. Освобождаемая при переходе к горизонтальному полету мощность двигателя используется тянущим винтом, который после перехода на автожирный режим полета полностью обеспечивает потребности в тяге, необходимой для продолжения горизонтального полета. На этих режимах подъемная сила создается несущим винтом совместно с крылом 2.

В процессе полета в режиме автожира, постепенно изменяя при помощи автомата перекоса шаг несущего винта и одновременно увеличивая скорость полета, осуществляют перераспределение суммарной подъемной силы в сторону увеличения подъемной силы крыла. Достигнув скорости, при которой вся подъемная сила создается крылом, а несущий винт создает только сопротивление, СВВП переходит на самолетный режим полета, оставаясь в конфигурации винтокрыла. На этом режиме полета осуществляют процесс преобразования СВВП в самолетную конфигурацию, которая достигается уборкой лопасти несущего винта и весового балансира.

На начальном этапе этого процесса переводят лопасть несущего винта в положение, близкое к нулевому шагу, после чего при помощи тормоза-стопора осуществляют торможение и фиксацию лопасти во флюгерном положении. Возникающие при этом колебания лопасти гасятся демпферами, асимметрия аэродинамических сил компенсируется системой управления ЛА.

Уборку несущего винта выполняют при помощи механизма уборки-выпуска путем поворота лопасти и штанги 17 весового балансира вокруг оси горизонтального шарнира 20 до смыкания их с конструкцией фюзеляжа и образования с ним общих аэродинамических обводов. При этом корпус шарнира 21 входит в контакт с коническими поверхностями ложемента в верхней части фюзеляжа, а штанга с грузом 18 утапливается в конструкцию фюзеляжа в зоне остекления кабины.

После завершения процесса уборки несущего винта СВВП приобретает самолетную конфигурацию.

Преобразование СВВП из самолетной в винтокрылую конфигурацию выполняется в обратной последовательности.

Формула изобретения

1. Способ преобразования винтокрылого летательного аппарата в самолетную конфигурацию, заключающийся в остановке несущего винта и его уборке, включающий операции перевода лопастей во флюгерное положение и их складывание по потоку, отличающийся тем, что используют несущий винт, выполненный по однолопастной схеме с весовым балансиром, а уборку несущего винта осуществляют путем сближения с фюзеляжем до сопряжения с ним лопасти и весового балансира и образования несущим винтом и поверхностью фюзеляжа общих аэродинамических обводов.

2. Комбинированный самолет вертикального взлета и посадки винтокрылой схемы, содержащий фюзеляж, убирающийся в полете несущий винт, двигатель, тянущий и рулевой винты, трансмиссию, крыло, горизонтальное и вертикальное оперения, шасси, систему управления несущим винтом с механизмом его торможения и уборки, отличающийся тем, что несущий винт выполнен в виде одной лопасти, соединенной горизонтальным шарниром с весовым балансиром, механизм его торможения снабжен стопором, обеспечивающим фиксацию лопасти во флюгерном положении, а механизм уборки несущего винта выполнен с возможностью поворота лопасти и весового балансира вокруг оси горизонтального шарнира и обеспечения сопряжения несущего винта с поверхностью фюзеляжа с образованием с ним общих аэродинамических обводов.

3. Самолет по п.2, отличающийся тем, что весовой балансир выполнен в виде груза, закрепленного на подвижном штоке с возможностью изменения плеча груза относительно оси вращения несущего винта.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3