Способ преобразования дискового крыла

Авторы патента:

B64C27/24 - с фиксируемыми в полете винтовыми лопастями, действующими в качестве несущих поверхностей

Владельцы патента RU 2385267:

Павлов Виталий Владимирович (RU)

Изобретение относится к области авиационной техники. Дисковое крыло 1 преобразуют на взлете или при посадке в несущий винт за счет выдвижения через фильеры 5 лопастей 2, которые прикреплены тросами 4 к барабану 3, расположенному на валу винта (крыла) 7, и убирают в диск 1 при торможении барабана 3. Фильера 5 присоединена к втулке 8 вала винта 7 торсионами 9, которые воспринимают поперечную нагрузку лопасти 2. Фильера 5 укреплена в крыле 1 на эластомерных подшипниках 6, которые передают поперечную нагрузку лопасти 2 на оболочку диска-крыла 1 и образуют горизонтальный и вертикальный шарниры. Положение фильеры 5, создаваемое тягой управления 11, определяет угол атаки лопасти 2. Вынос тяги 11 из плоскости фильеры создает ограничение взмаха. Лопасти 2 тросами 4 втягивают в крыло 1. После остановки вращения крыла 1 по лонжеронам 12 через опоры 13 на каретках 14 выдвигают консоли крыла 15. Изобретение направлено на улучшение аэродинамического качества дискового крыла. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области авиационной и космической техники, в частности к самолето- и вертолетостроению, и может быть использовано для создания крыла преобразуемого летательного аппарата (ЛА) с вертикальным взлетом и посадкой, а также систем вертикальной посадки космических кораблей и ступеней ракет на дисковом крыле.

Известны различные способы создания скоростных летательных аппаратов, имеющих возможность вертикального взлета и посадки, а следовательно, и системы преобразования несущих винтов при переходе на режимы горизонтального полета и обратно (Авиация: Энциклопедия, М.: Большая Российская Энциклопедия, 1994 - 736 с.) [стр.446].

Наиболее близким к предлагаемому изобретению, взятым за прототип, может быть «Крыло самолета Павловых», патент РФ №2101215, представляющее собой оболочку в виде диска, из которого на взлете и посадке выдвигаются лопасти вертолетного типа, превращая диск-крыло в несущий винт, вращаемый реактивными газами, вытекающими из сопел крыла или от вала винта. Система уборки лопастей в крыло представляет собой барабан для наворачивания тросов, расположенный на оси вращения диска-крыла, к которому этими тросами прикреплены лопасти, выдвигающиеся инерционными силами в воздушный поток через фильеры в крыле и превращающие крыло в несущий винт, и убирающиеся в крыло после взлета или посадки самолета за счет торможения барабана и наворачивания на него тросов вращающимся крылом, имеющим в этом случае угловую скорость больше, чем у барабана.

Основным недостатком системы уборки и выпуска лопастей этого крыла является их крепление с помощью тросов, которые способны воспринимать только растяжение, не имеют демпфирования ни в вертикальной и особенно в горизонтальной плоскости. Кроме того, трос в зонах его крепления к барабану и к лопасти имеет ограничения кривизны, в то время как должен выдерживать многократные нагрузки от сил инерции лопасти на взлете и посадке при больших оборотах крыла, создающих околозвуковые скорости на концах лопастей, хотя и может служить инструментом уборки и выпуска лопастей, происходящих на малых оборотах несущего винта.

Судя по рисунку прототипа, ось «трос-лопасть» имеет излом в фильере, связанный с тем, что оси лопастей на вертолетном режиме перемещаются по конусной поверхности. Этот излом создает большую поперечную нагрузку, загружающую крыло практически на его периметре. Для создания необходимой прочности крыла приходится увеличивать его массу, которая, в свою очередь, увеличивает центробежные силы, также загружающие крыло.

И, наконец, дисковое крыло малого удлинения имеет низкое качество в дозвуковом полете, от которого напрямую зависит расход топлива.

Предлагаемое изобретение представляет собой способ преобразования дискового крыла в несущий винт, свободный от указанных недостатков прототипа. Для этого кроме барабана, на который сворачивается трос при уборке лопастей, на оси крыла устанавливается втулка несущего винта с присоединенными к ней балками-торсионами, соединяющими втулку с фильерами. На завершающей стадии выдвижения из крыла лопасти своей комлевой частью соединяются с фильерами, после чего система «торсион-лопасть» представляет собой единый стержень, воспринимающий растягивающую нагрузку лопасти. Маховые движения лопасти в этом случае вызывают изгиб двухопорного торсиона, управление углом атаки - его закручивание. Для возможности осуществления этих движений фильеры соединяются с крылом сферическими эластомерными подшипниками, имеющими центр вращения в центре фильеры и способными передавать на крыло поперечную нагрузку лопасти. Для ограничения взмаха лопасти тяга управления углом атаки смещена от плоскости фильеры на расстояние h (чертеж).

В дозвуковом полете, когда вращение остановлено, из диска по лонжеронам, прикрепленным к валу и опоре крыла, выдвигаются консоли крыла, превращающие диск в крыло среднего или даже большого удлинения. Консоли выдвигаются из крыла через опоры, с помощью которых можно управлять углом атаки обеих консолей симметрично для изменения их подъемной силы с целью уменьшения угла атаки и лобового сопротивления диска, или обратносимметрично для управления креном. Расположение консолей крыла непосредственно в диске связано с тем, что после выдвижения они находятся в невозмущенном потоке, образуя единое крыло, а связанное с этим утяжеление диска увеличивает его кинетическую энергию и улучшает характеристики несущего винта в режиме авторотации.

Предлагается втулку несущего винта располагать ниже диаметральной плоскости диска-крыла настолько, чтобы угол конусности, описываемый торсионами, был равен углу конусности ометаемой лопастями поверхности при перегрузке взлета и посадки, чтобы на этих режимах постоянная составляющая поперечной нагрузки в фильере воспринималась растяжением торсиона.

Если дисковое крыло предназначено для полета или маневра в режиме несущего винта с перегрузками больше взлетных, положение втулки несущего винта можно выполнять регулируемым по высоте.

Торсион крепления лопасти может быть выполнен телескопически входящим в лопасть при уборке ее в диск.

Консолями крыла могут служить и лопасти, если они имеют соответствующую изгибную жесткость и чечевицеобразный профиль с одинаковыми характеристиками обтекания с носовой и с хвостовой частей.

На чертеже представлен один из вариантов предлагаемого изобретения с лопастями, частично убранными в диск.

Здесь:

1 - диск-крыло;

2 - лопасть;

3 - барабан;

4 - трос;

5 - фильера;

6 - эластомерный подшипник;

7 - вал винта (крыла);

8 - втулка несущего винта;

9 - торсион;

10 - тормоз;

11 - тяга управления;

12 - лонжерон;

13 - опора крыла;

14 - каретка;

15 - консоль крыла.

1. Способ преобразования дискового крыла, заключающийся в выдвижении инерционными силами через фильеры на периметре вращающегося дискового крыла лопастей, присоединенных тросами к барабану, расположенному на оси крыла, и в уборке их в полость диска при торможении барабана и наворачивании на него тросов вращающимся дисковым крылом, отличающийся тем, что лопасти в завершающей стадии выдвижения из крыла своей комлевой частью жестко фиксируются с торсионами, соединяющими втулку несущего винта с фильерами, укрепленными в крыле на сферических эластомерных подшипниках, создающих горизонтальный и вертикальный шарниры лопастей, с возможностью управления их углами атаки и ограничением взмахов, а в горизонтальном полете, когда лопасти убраны и вращение диска остановлено, из него выдвигаются консоли крыла.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что втулка несущего винта расположена ниже диаметральной плоскости дискового крыла настолько, чтобы угол конусности, описываемый торсионами, был равен углу конусности ометаемой лопастями поверхности при перегрузке взлета и посадки, уменьшая тем самым постоянную составляющую поперечных сил действия лопастей на крыло практически до нуля.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при необходимости полета на несущем винте с большими перегрузками положение втулки несущего винта по высоте выполняется регулируемым.

4. Способ по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что торсион при уборке лопасти телескопически входит в нее.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что как консоли крыла могут служить и лопасти, которые имеют чечевицеобразный профиль с одинаковой носовой и хвостовой кромками и соответствующую изгибную жесткость.

6. Способ по п.1 или 5, отличающийся тем, что консоли крыла выполняются управляемыми по углу атаки для изменения подъемной силы летательного аппарата и исполнения функции элеронов.

Изобретение относится к военной технике. .

Летательный аппарат с крылом-парашютом // 2446990

Изобретение относится к авиационной технике и касается летательных аппаратов, снабженных несущим крылом-парашютом с возможностью управления полетом, планированием и возможностью осуществления вертикальных взлета и посадки летательного аппарата

Винтокрыл // 2500578

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям комбинированных вертолетов. Винтокрыл содержит фюзеляж, комбинированный воздушный движитель, устройство преобразования несущего винта в статическую стреловидную совокупность крылообразующих лопастей. Комбинированный движитель включает в себя движитель самолетного типа с продольным вектором тяги и винтовой движитель вертолетного типа с поперечным вектором тяги. Вертолетный движитель выполнен в виде ротора с, по меньшей мере, одним несущим винтом с тремя крылообразующими лопастями, обеспечивающими получение аэродинамической подъемной силы как при вращении ротора от энергосиловой установки с управляемой муфтой сцепления в вертолетном режиме полета, так и при обдуве встречным продольным потоком воздуха от энергосиловой установки движителя самолетного типа в самолетном режиме полета. Устройство преобразования несущего винта в статическую стреловидную совокупность крылообразующих лопастей выполнено с возможностью торможения и фиксации несущего винта в неподвижном положении относительно фюзеляжа с расположением лопастей выборочно под любым углом по азимуту к продольной вертикальной плоскости фюзеляжа в диапазоне от 0 до 360°, с образованием крылообразующими лопастями симметричной или асимметричной Y-образной стреловидности, а в случае соосных винтов - с образованием Х-образной схемы сдвоенных винтов. Достигается повышение тактико-технических характеристик. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Самолет вертикального взлета и посадки (конвертоплан) // 2536696

Изобретение относится к конструкции самолетов с вертикальным взлетом и посадкой (конвертопланам) и может быть использовано, в том числе, при производстве беспилотных летательных аппаратов. Самолет вертикального взлета и посадки содержит высокорасположенное крыло с установленными на торцах крыла мотогондолами с лопастными воздушными винтами. Конструкция самолета включает устройство, позволяющее поворачивать и фиксировать одну половину крыла с мотогондолой на торце по отношению к другой половине крыла с мотогондолой на торце в положении 180°, а также механизм, допускающий вращение с реверсом трансформированного крыла вокруг вертикальной оси самолета посредством лопастных воздушных винтов. Достигается возможность выполнения взлета и посадки аппарата по-самолетному, посадки в режиме аварийной авторотации, минимизирования эффекта «вихревого кольца».

Преобразуемый летательный аппарат вертикального взлета и посадки (варианты) // 2550589

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям комбинированных летательных аппаратов. Летательный аппарат содержит обтекатель втулки несущего винта, выполненный в виде несущего корпуса либо крыла малого удлинения с профилем, часть контура верхней поверхности которого близка к дуге окружности, а распределение хорды крыла вдоль размаха выбрано таким образом, что указанная часть контура профиля образует сегмент сферы, причем этот сегмент выполнен вращающимся и лопасти несущего винта закреплены на нем, а остальная часть обтекателя втулки выполнена неподвижной. Для упрощения режимов перехода лопасти устанавливают с отрицательным углом конусности. Вращающаяся часть обтекателя втулки имеет радиус 0,25÷0,5 радиуса несущего винта, а неподвижная часть обтекателя снабжена средствами повышения подъемной силы, например механизацией в виде закрылков. Лопасти несущего винта имеют профиль с относительной толщиной 5…20% хорды, симметричный относительно передней и задней кромок. Упрощенный вариант обтекателя втулки может быть выполнен в виде тела вращения, образованного поворотом аналогичного профиля относительно оси его симметрии. Достигается увеличение коэффициента полезного действия несущей системы на режиме висения. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.

Гибридный электросамолет короткого взлета и посадки // 2558168

Изобретение относится к области авиационной техники. Гибридный электросамолет двухбалочной схемы содержит несущий фюзеляж, низко- и высокорасположенные крылья прямой и обратной стреловидности, концы которых соединяются концевыми шайбами, переднее горизонтальное оперение, хвостовое оперение, включающее кили, цельноповоротный межкилевой стабилизатор, четыре электровентилятора в кольцевых каналах и расположенные тандемом мотогондолы больших винтов, переднего тянущего и заднего толкающего, выполненных с взаимно противоположным вращением и с возможностью работы при различных углах отклонения в вертикальной плоскости. Большее крыло прямой стреловидности смонтировано ниже заднего меньшего крыла обратной стреловидности. Изобретение направлено на уменьшение сваливания, аэродинамического и индуктивного сопротивления. 1 ил., 1 табл.

Вертоплан - скоростной винтокрылый летательный аппарат // 2573698

Изобретения относится к области авиации, в частности к конструкциям винтокрылых летательных аппаратов. Винтокрылый летательный аппарат содержит несущий винт, крыло, фюзеляж, хвостовое оперение самолетного типа, самолетно-вертолетную систему управления. Авторотирующий несущий винт с жестким креплением лопастей выполнен преобразуемым в крыло. Двигатели турбовентиляторного типа выполнены с реверсивно-девиаторными устройствами. Достигается улучшение взлетно-посадочных характеристик винтокрылого летательного аппарата. 2 ил.

Комбинированный летательный аппарат // 2581110

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано при создании аппаратов, способных летать как в вертолетном, так и в самолетном режимах. В комбинированном летательном аппарате, включающем самолетный фюзеляж, винт-крыло, снабженное средствами его фиксации в двух положениях относительно продольной оси фюзеляжа, по меньшей мере один турбореактивный двигатель, переднее оперение и хвостовое оперение, винт-крыло выполнено из по меньшей мере двух пар лопастей, симметричных относительно оси его вращения, лопасти одной пары имеют длину, превышающую длину лопастей других пар, при этом средства фиксации винт-крыла выполнены с возможностью его фиксации в положении, когда лопасти большей длины расположены под углом 90° к продольной оси фюзеляжа, и в другом положении, когда лопасти большей длины расположены вдоль продольной оси фюзеляжа. Предотвращается асимметрия лобового сопротивления винт-крыла при изменении его положения в самолетном режиме и устраняется тем самым возникновение паразитных разворачивающих моментов по крену, тангажу и рысканию, исключается несимметричный срыв потока и вызываемые этим явлением возмущения. 6 ил.

Способ преобразования дискового крыла в несущий винт // 2609847

Изобретение относится к области авиации, в частности к способам преобразования крыла в несущий винт. Способ преобразования дискового крыла в несущий винт и обратно, заключается в том, что лопасть выдвигают из диска-крыла ее инерционной силой, поворотом в плоскости диска относительно пространственного шарнира, соединяющего комель лопасти с периметром диска, в зазор, образуемый между частями диска. Части диска раздвигают шлиц-шарнирами, нагружаемыми в их средних шарнирах инерционными силами масс, расположенных в поле центростремительных ускорений диска. Убирают лопасти в зазор зубчатым ремнем, укрепленным одним концом на лопасти, а другим - входящим в зацепление с барабаном, расположенным на валу в центре диска. Торможение барабана создает натяжение зубчатого ремня и уборку лопасти поворотом ее в полость диска на каретках по рельсам, определяющим угол атаки и взмах лопасти в рабочем положении, и направление ее движения в плоскости вращения при входе в зазор диска. Обеспечивается выпуск и уборка лопастей сложной аэродинамической формы. 4 ил.