Самолет вертикального взлета и посадки

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к самолетам вертикального взлета и посадки. Самолет вертикального взлета и посадки содержит носовую, центральную и хвостовую части фюзеляжа, крыло, вертикальное оперение, подъемно-маршевый вентилятор, силовую установку, включающую двигатель и редуктор. Подъемно-маршевый вентилятор установлен в центральной части фюзеляжа и представляет собой комбинированный ротор, содержащий элементы осевого и радиального вентиляторов, выполненный в виде колеса, состоящего из лопастей, закрепленных в ступице, и дисков, между которыми расположены лопатки. В хвостовой части фюзеляжа расположен проточный канал, в котором размещены неповоротные лопатки и поворотные лопатки и щитки. Поворотные щитки установлены с возможностью выполнения функции тормозных щитков. Для создания горизонтальной тяги радиальный вентилятор осуществляет перемещение воздуха в ограниченном секторе окружности корпуса вентилятора, расположенного в проточном канале. Лопасти колеса осевого вентилятора могут быть неподвижными, поворотными и с автоматом перекоса. Техническим результатом изобретения является упрощение схемы привода и повышение весовой эффективности. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к самолетам вертикального взлета и посадки.

Известно несколько конструкций самолетов вертикального взлета и посадки (СВВП). Одним из возможных вариантов конструкции СВВП является схема с поворотной винтомоторной группой, реализованная, например, в проекте V-22 "Оспри" фирм "Белл" и "Боинг-Вертол". Реализация данной схемы требует принятия дорогостоящих мер по обеспечению ее надежности, поскольку любой отказ может иметь катастрофические последствия. Конструкция имеет агрегаты, не используемые в горизонтальном полете, что снижает основные параметры машины. Диаметр винта в режиме горизонтального полета является избыточным. Это снижает скорость полета и экономичность. Обеспечение управляемости на переходных режимах полета требует принятия специальных мер.

Более простой схемой является вариант с неподвижно установленным двигателем, от которого осуществляется привод на винты, обеспечивающий вертикальную тягу в режиме взлета и посадки, а также привод на маршевые винты, используемые в горизонтальном полете (Патент РФ №2012512, МПК В 64 С 29/00, 1994 г.). Однако аппараты по подобным схемам также имеют сложные приводы, что снижает как весовую отдачу, так и надежность машины.

Предлагаемое изобретение решает задачу упрощения схемы привода и повышения весовой эффективности.

Технический результат достигается тем, что в самолете вертикального взлета и посадки, содержащем носовую, центральную и хвостовую части фюзеляжа, крыло, вертикальное оперение, подъемно-маршевый вентилятор, силовую установку, включающую двигатель и редуктор, подъемно-маршевый вентилятор, установленный в центральной части фюзеляжа, представляет собой комбинированный ротор, содержащий элементы осевого и радиального вентиляторов, выполненный в виде колеса, состоящего из лопастей, закрепленных в ступице, и дисков, между которыми расположены лопатки, а в хвостовой части фюзеляжа расположен проточный канал, в котором размещены неповоротные лопатки и поворотные лопатки и щитки, причем поворотные щитки установлены с возможностью выполнения функции тормозных щитков, при этом радиальный вентилятор для создания горизонтальной тяги осуществляет перемещение воздуха в ограниченном секторе окружности корпуса вентилятора, а лопасти колеса осевого вентилятора выполнены неподвижными; кроме того, лопасти колеса осевого вентилятора выполнены поворотными, а также выполнены с автоматом перекоса.

На фиг.1 - общий вид самолета спереди;

на фиг.2 - продольный разрез самолета по А-А;

на фиг.3 - комбинированный ротор, вид сбоку;

на фиг.4 - то же, вид сверху;

на фиг.5 - схема движения потока воздуха для создания горизонтальной тяги;

на фиг.6 - схема работы элементов управления при вертикальном взлете;

на фиг.7 - то же, при горизонтальном полете;

на фиг.8 - то же, при переходном режиме.

Самолет содержит носовую, центральную и хвостовую части 1, 2, 3 фюзеляжа 4, крыло 5, вертикальное оперение 6, комбинированный ротор 7, силовую установку, включающую двигатель 8 и редуктор 9.

Комбинированный ротор 7 предназначен для создания вертикальной и горизонтальной тяги, установлен в центральной части 2 фюзеляжа 4, содержит элементы осевого и радиального вентиляторов 10, 11, представляет собой колесо, состоящее из лопастей 12, закрепленных в ступице 13, и дисков 14, 15, между которыми расположены лопасти 16. При этом лопасти 12 колеса осевого вентилятора 10 выполнены неподвижными. При этом лопасти 12 колеса осевого вентилятора 10 выполнены поворотными. При этом лопасти 12 колеса осевого вентилятора 10 выполнены с автоматом перекоса.

Комбинированный ротор 7 приводится во вращение через редуктор 9 от двигателя 8. Под комбинированным ротором 7 установлены поворотные лопатки, образующие жалюзи 17, которые управляют направлением и закручиванием воздушного потока.

В хвостовой части 3 фюзеляжа 4 расположен проточный канал 18, в котором размещены неповоротные лопатки 19, 20, и поворотные лопатки 21 и щитки 22, 23, предназначенные для регулировки потока воздуха, направляемого на создание горизонтальной тяги. Для создания горизонтальной тяги перемещение воздуха осуществляется радиальным вентилятором 11 только в ограниченном секторе А окружности корпуса вентилятора 11, расположенного в проточном канале 18. Вне сектора А проходное сечение перекрыто и перемещение воздуха не осуществляется.

Лопатки 19, 20 образуют спрямляющий аппарат и разворачивают поток воздуха параллельно продольной оси самолета. Поворотные лопатки 21 изменяют направление вектора тяги в горизонтальной плоскости. Поворотные щитки 22, 23 изменяют входное сечение потока и направление тяги в вертикальной плоскости, а также имеют возможность выполнять функцию горизонтального хвостового оперения и функцию тормозных щитков.

Самолет выполнен по схеме "бесхвостовки" или "утки".

Центр тяжести самолета расположен в зоне оси комбинированного ротора.

Работа элементов управления на основных режимах осуществляется следующим образом.

При вертикальном взлете щитки 22, 23 закрыты, жалюзи 17 открыты. Комбинированный ротор создает вертикальную тягу. Взлет осуществляют на полной мощности двигателя.

В горизонтальном полете жалюзи 17 закрыты. Щитки 22, 23 полностью или частично открыты. Весь поток воздуха направлен на создание горизонтальной тяги. Для уменьшения потерь на вихреобразование рабочие лопасти 12 колеса комбинированного потока ротора 7 установлены на нулевой угол атаки. Применение жалюзи 17 целесообразно для высокой скорости полета. Это исключает встречу лопастей 12 колеса осевого вентилятора 10 с набегающим потоком воздуха на сверхзвуковой скорости. При ограниченных скоростях полета жалюзи 17 можно не применять, а использовать комбинированный ротор 7 по принципу вертолетного - с автоматом перекоса. Уравновешивание реактивного момента осуществляется аэродинамическими рулями. Воздух к аэродинамическим рулям подводится от комбинированного ротора 7. Несимметричное прикрытие жалюзи 17 позволяет производить крен и скольжение самолета вправо-влево, вперед-назад. После набора определенной высоты щитки 22, 23 приоткрываются. Регулировка мощности, расходуемой на горизонтальную тягу, производится поворотом щитков 22, 23. Поворотные лопатки 21 обеспечивают управление самолета по курсу на режимах полета, когда эффективность вертикального оперения 6 недостаточна. Совместная работа лопаток 21 и щитков 22, 23 создает изменяемый вектор тяги, что обеспечивает повышенную маневренность.

Переходной режим. Жалюзи 17 и щитки 22, 23 частично открыты. Часть мощности используется на создание вертикальной тяги, часть на создание горизонтальной тяги, причем комбинированный ротор создает как вертикальную, таки горизонтальную тягу.

Каналы обеспечения и управления вертикальной и горизонтальной тягой обладают относительной независимостью, что облегчает управление и делает возможным взлет, посадку и полет на переходных режимах даже при ручном управлении.

Самолет может производить взлет и посадку "по-самолетному".

1. Самолет вертикального взлета и посадки, содержащий носовую, центральную и хвостовую части фюзеляжа, крыло, вертикальное оперение, подъемно-маршевый вентилятор, силовую установку, включающую двигатель и редуктор, отличающийся тем, что подъемно-маршевый вентилятор, установленный в центральной части фюзеляжа, представляет собой комбинированный ротор, содержащий элементы осевого и радиального вентиляторов, выполненный в виде колеса, состоящего из лопастей, закрепленных в ступице, и дисков, между которыми расположены лопатки, а в хвостовой части фюзеляжа расположен проточный канал, в котором размещены неповоротные лопатки и поворотные лопатки и щитки, причем поворотные щитки установлены с возможностью выполнения функции тормозных щитков.

2. Самолет по п.1, отличающийся тем, что радиальный вентилятор для создания горизонтальной тяги осуществляет перемещение воздуха в ограниченном секторе окружности корпуса вентилятора, расположенного в проточном канале.

3. Самолет по п.1, отличающийся тем, что лопасти колеса осевого вентилятора выполнены неподвижными.

4. Самолет по п.1, отличающийся тем, что лопасти колеса осевого вентилятора выполнены поворотными.

5. Самолет по п.1, отличающийся тем, что лопасти колеса осевого вентилятора выполнены с автоматом перекоса.