Конвертоплан

Авторы патента:

B64C37/00 - Конвертопланы (транспортные средства, приспособленные для перемещения по поверхности или внутри различных сред B60F)

B64C27/30 - со средствами для уменьшения лобового сопротивления неработающего винта

B64C27/22 - комбинированные вертолеты, т.е. летательные аппараты со свойствами самолета и вертолета, например винтокрыл

Владельцы патента RU 2635431:

Зименская Эллина Владимировна (RU)

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям летательных аппаратов вертикального взлета и посадки. Конвертоплан содержит фюзеляж, переднее и заднее крылья, силовые установки, содержащие двигатели и воздушные винты, шасси, пилоны, выполненные с возможностью вращения. Две подъемные силовые установки расположены на пилонах с двумя степенями свободы по углам тангажа и рыскания по бокам фюзеляжа с возможностью фиксации положения и уборки при горизонтальном полете вперед или назад в ниши фюзеляжа. Маршевая силовая установка расположена на пилоне с двумя степенями свободы по углам крена и тангажа с возможностью фиксации положения в хвостовой части фюзеляжа. Обеспечивается повышение надежности, безопасности, увеличение дальности полета. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к летательным аппаратам с поворотными силовыми установками. Изобретение может быть использовано во всех областях традиционного применения самолетов, вертолетов, конвертопланов, беспилотных летательных аппаратов.

Известен конвертоплан, конструкция которого содержит фюзеляж, крылья и двигательные группы (Патент RU №128182 U1, МПК В64С 37/00 - 20.05.2013, Бюл. №14). В одном из вариантов каждая двигательная группа выполнена в виде, по меньшей мере, одного двигателя, размещенного с возможностью поворота, при этом двигатели в группах выполнены из условия изменения тяги друг относительно друга и/или групп, а двигательные группы расположены на конце соответствующего крыла, в хвостовой и носовой частях фюзеляжа. Во втором из вариантов крыло выполнено комбинированным в виде переднего крыла обратной и заднего крыла прямой стреловидности, каждая двигательная группа выполнена в виде, по меньшей мере, одного двигателя, размещенного с возможностью поворота, при этом двигатели в группах выполнены из условия изменения тяги друг относительно друга и/или групп, а группы расположены на конце соответствующего крыла.

Недостатками этого конвертоплана являются низкая грузоподъемность, дальность и продолжительность полета. Это связано с низким КПД силовых установок в силу того, что они одновременно являются подъемными и маршевыми, а также с тем, что управление конвертопланом осуществляется силовыми установками: разнотягом и изменением направления вектора тяги.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является конвертоплан (Патент RU №2456209 С1, МПК В64С 37/00 - 20.07.2012, Бюл. №20), включающий фюзеляж, крыло, двигатели, оперение, шасси. На крыле располагаются пилоны, выполненные с возможностью вращения. На пилонах установлены два передних двигателя. Задний двигатель установлен на киле-пилоне. Стойки шасси совмещены с пилонами крыла и килем соответственно. Обеспечивается балансировка летательного аппарата на всех режимах полета. Данный патент принят за прототип.

Недостатками данного технического решения являются низкая грузоподъемность, низкая дальность и продолжительность полета в силу низкого КПД силовых установок, т.к. они одновременно и подъемные, и маршевые, а также избыточная мощностью силовых установок в горизонтальном полете, как следствие, вынужденная их эксплуатация при пониженных КПД.

Задачей заявляемого изобретения является создание конвертоплана, предназначенного для транспортирования, простой конструкции, сбалансированного на всех режимах полета, способного совершать горизонтальный полет, вертикальный взлет-посадку и зависать на одном месте. Полезность конвертоплана заключается в возможности взлета и посадки с минимальной по габаритам площадки и в сокращении времени транспортирования за счет возможности максимально близко доставить целевую нагрузку до потребителя.

Технический результат - увеличение надежности, грузоподъемности, дальности и продолжительности полета, возможность совершать вертикальный взлет и посадку с минимальной по габаритам площадки и зависать на одном месте.

Указанный технический результат достигается тем, что в конвертоплане, содержащем фюзеляж, пару крыльев: переднее и заднее, силовые установки, содержащие двигатели и воздушные винты, два киля, шасси, пилоны, выполненные с возможностью вращения, особенность заключается в том, что две подъемные силовые установки расположены на пилонах с двумя степенями свободы по углам тангажа и рыска по бокам фюзеляжа с возможностью фиксации положения и убираться при горизонтальном полете в ниши фюзеляжа, третья силовая установка - маршевая, расположена на пилоне с двумя степенями свободы по углам крена и тангажа с возможностью фиксации положения в хвостовой части фюзеляжа.

Преимуществом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является размещение силовых установок на пилонах по бокам фюзеляжа и в хвостовой ее части, разделение силовых установок на подъемные и маршевую, наличие у пилонов двух степеней свободы.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:

на фиг. 1 представлен общий вид конвертоплана, взлетно-посадочный режим полета, на фиг. 2 представлен вид конвертоплана во время разгона,

на фиг. 3 представлен вид конвертоплана в горизонтальном полете,

подъемные силовые установки убраны в ниши фюзеляжа,

где 1 - фюзеляж;

2 - переднее крыло;

3 - заднее крыло;

4 - кили;

5 - подъемные силовые установки;

6 - маршевая силовая установка;

7, 8 - дифференциальные аэродинамические рули;

9 - пилон подъемной силовой установки;

10 - пилон маршевой силовой установки;

11 - ниши фюзеляжа для уборки подъемных силовых установок.

Предлагаемое изобретение содержит фюзеляж 1, который служит для размещения целевой нагрузки, элементов системы управления и других систем; переднее крыло 2 и заднее крыло 3; два киля 4; подъемные силовые установки 5, включающие мотогондолу, двигатель, воздушный винт, размещенные на поворотных пилонах 9 по бокам фюзеляжа для создания подъемной силы на режимах взлета/посадки; маршевая силовая установка 6, включающая мотогондолу, двигатель, воздушный винт, размещенная на поворотном пилоне 10 в хвостовой части фюзеляжа, которая служит для создания тяги во время горизонтального полета; дифференциальные аэродинамические рули 7 и 8 для управления конвертопланом в горизонтальном полете; ниши фюзеляжа 11 для уборки подъемных силовых установок.

Данное изобретение имеет несколько особенностей:

1. Силовые установки разделены на маршевую и подъемные. Подъемные силовые установки установлены на пилонах на фюзеляже в районе центра тяжести конвертоплана. Они оптимизированы для взлетно-посадочных режимов и после взлета убираются в ниши фюзеляжа.

2. Маршевая силовая установка оптимизирована для создания тяги во время горизонтального полета. Маршевая силовая установка может быть установлена как в носу, так и в хвостовой части фюзеляжа.

3. Киль может быть как один в случае переднего расположения маршевой силовой установки, так их может быть и два. В последнем случае маршевая силовая установка имеет хвостовое расположение.

4. Двигателем для маршевой силовой установки может выступать как двигатель внутреннего сгорания (что дает высокую продолжительность полета конвертоплана), так и электрический двигатель (что дает удобство обслуживания).

5. Пилоны подъемных и маршевой силовых установок имеют две степени свободы.

6. Шасси может быть любым или его может не быть совсем. В этом случае достигается экономия веса.

Работает устройство следующим образом: различается два режима полета конвертоплана: взлетно-посадочный режим и горизонтальный полет.

Во взлетно-посадочном режиме (Фиг. 1) все три силовые установки работают и установлены в рабочее положение «вверх». Управление осуществляется поворотом подъемных силовых установок относительно осей А и Б (по углам рыска и тангажа). Управление маршевой силовой установкой осуществляется поворотом относительно осей В и Г (по углам тангажа и крена). Отклонение осуществляется при помощи сервоприводов. Кроме того, управление конвертопланом осуществляется изменением оборотов силовых установок.

После взлета все силовые установки поворачиваются вперед на некоторый угол (Фиг. 2). Этим самым достигается разгон конвертоплана до минимальной скорости горизонтального полета. После этого подъемные силовые установки останавливаются и убираются в ниши фюзеляжа поворотом мотогондол вокруг оси А (по углу рыска).

В горизонтальном полете (Фиг. 3) подъемная сила создается крыльями, тяга создается маршевым двигателем, а управление осуществляется дифференциальными рулями (которые могут быть установлены как на переднем, так и/или на заднем крыльях). При выходе из строя (или при исходном отсутствии) дифференциальных рулей управление осуществляется маршевой силовой установкой поворотом относительно осей В и Г. При выходе из строя маршевой силовой установки возможна посадка «по-планерному» под управлением дифференциальных рулей либо (если есть) на парашюте.

По сравнению с известными аналогами заявляемое техническое решение имеет ряд технико-экономических преимуществ, а именно:

1. Подъемные силовые установки стоят на пилонах на фюзеляже и не затеняются крыльями. Потери тяги от затенения крылом оцениваются пропорционально затененной площади, ометаемой винтом, и достигают 20%.

2. Подъемные силовые установки имеют фиксированный шаг винта, что снижает (до 10%) вес аппарата за счет исключения вертолетных втулок автомата перекоса винта.

3. Подъемные силовые установки оптимизированы только под взлетный режим, что снижает потребную мощность двигателей силовых установок не менее чем в 2 раза и приводит к экономии веса до 10% от взлетного и потребляемой мощности в 2 раза.

4. Оптимизация маршевой силовой установки под требования горизонтального полета приведет к увеличению топливной эффективности в 2 раза и соответственно увеличит продолжительность полет также в 2 раза.

5. Управление осуществляется за счет дифференциальных рулей. Маршевая силовая установка работает наилучшим образом. Повышение КПД до 5%.

6. В качестве маршевой силовой установки может использоваться как электрический двигатель с винтом (как вариант винт в кольце), так двигатель внутреннего сгорания (газотурбинный или поршневой). В первом случае достигается простота эксплуатации, а во втором случае высокая дальность и продолжительность полета. Использование в качестве двигателя маршевой силовой установки двигателя внутреннего сгорания позволяет отказаться от применения гибридной силовой установки и, как следствие, от преобразования механической энергии в электрическую и обратно, что дает увеличение КПД на 10%.

7. Подъемные силовые установки не создают сопротивления воздуху при горизонтальном полете, потому что они после взлета убираются в ниши фюзеляжа. Это позволяет снизить сопротивление конвертоплана на 5%.

8. Применение парашюта и дублированная система управления конвертопланом (либо маршевая силовая установка, либо дифференциальные рули) существенно увеличивает надежность полетов.

1. Конвертоплан, содержащий фюзеляж, пару крыльев: переднее и заднее, силовые установки, содержащие двигатели и воздушные винты, киль, шасси, пилоны, выполненные с возможностью вращения, отличающийся тем, что содержит в своем составе один или два киля, две подъемные силовые установки расположены на пилонах с двумя степенями свободы по углам тангажа и рыскания по бокам фюзеляжа, с возможностью фиксации положения и убираться при горизонтальном полете вперед или назад в ниши фюзеляжа, третья силовая установка - маршевая, расположена на пилоне с двумя степенями свободы по углам крена и тангажа с возможностью фиксации положения в хвостовой или носовой части фюзеляжа.

2. Конвертоплан по п. 1, отличающийся тем, что две подъемные силовые установки расположены на пилонах с двумя степенями свободы по углам тангажа и рыскания по бокам фюзеляжа с возможностью фиксации положения и убираться при горизонтальном полете вперед в ниши фюзеляжа.

3. Конвертоплан по п. 1, отличающийся тем, что третья силовая установка - маршевая, расположена на пилоне с двумя степенями свободы по углам крена и тангажа с возможностью фиксации положения в носовой части фюзеляжа.

4. Конвертоплан по п. 1, отличающийся тем, что содержит в своем составе только один киль.

5. Конвертоплан по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит в своем составе парашют.

Изобретение относится к области авиационной техники. Сверхзвуковой конвертируемый самолет с Х-образным крылом имеет планер по схеме интегральный неустойчивый продольный триплан с крылом обратной стреловидности, переднее горизонтальное оперение, два турбореактивных двухконтурных двигателя, размещенных в гондолах между хвостовых балок, имеющих по внешним их бортам вертикальное оперение с небольшими консолями стабилизатора.

Беспилотный конвертоплан с канальными винтами // 2629473

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям беспилотных конвертопланов. Беспилотный конвертоплан с канальными винтами выполнен по аэродинамической схеме "утка" с коротким фюзеляжем, имеющим каплевидную удобообтекаемую форму.

Транспортное средство // 2620454

Изобретение относится к области преобразуемых транспортных средств. Транспортное средство имеет телескопически удлиняемую хвостовую часть (10), содержащую первый трубчатый хвостовой сегмент (11) и второй хвостовой сегмент (12), расположенный с возможностью аксиального скольжения внутри первого трубчатого хвостового сегмента.

Многовинтовой скоростной комбинированный винтокрыл // 2618832

Изобретение относится к области авиационной техники и касается создания многовинтовых скоростных комбинированных винтокрылов (МСКВ). МСКВ имеет на концах крыла движительно-несущие винтовые системы, двигатели, связанные синхронизирующими валами, проложенными в крыле, и приводящие во вращение пропеллеры и несущие винты.

Летательный аппарат "сампо" // 2576108

Изобретение относится к авиации. Летательный аппарат содержит фюзеляж, горизонтальное и вертикальное хвостовое оперение, силовую установку, предпочтительно из двух двигателей, обтекаемые горизонтальные балки, шасси, воздушный винт горизонтальной тяги, трансмиссию, а также вращающиеся в противоположных направлениях круглые крылья.

Многовинтовой конвертируемый скоростной вертолет // 2568517

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям комбинированных вертолетов. Многовинтовой конвертируемый скоростной вертолет (МКСВ) содержит двигатели с задним выводом вала для отбора взлетной их мощности, установленные в гондолах перед задним крылом на верхней части фюзеляжа, трехопорное шасси.

Многовинтовой преобразуемый беспилотный вертолет // 2550909

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к конструкциям беспилотных и скоростных вертолетов. Многовинтовой преобразуемый беспилотный вертолет снабжен системой распределенной тяги разновеликих винтов по схеме Х2+4, имеющей два больших, два меньших несущих и два поворотных толкающих винта, расположенных на консолях Х-образного крыла и на конце удлиненных крыльевых гондол соответственно.

Многовинтовой преобразуемый скоростной вертолет // 2548304

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к конструкциям гибридных скоростных вертолетов. Многовинтовой преобразуемый скоростной вертолет снабжен системой распределенной тяги разновеликих несущих винтов по схеме Х2+3, имеет на конце фюзеляжа и консолях первого крыла обратной и второго прямой стреловидности Х-образного крыла один меньший винт, поворотный в вертикальной плоскости, и по два больших и меньших несущих винта.

Многовинтовой гибридный электроконвертоплан // 2543120

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям многовинтовых конвертопланов. Гибридный конвертоплан имеет фюзеляж из композитных материалов с высокорасположенным крылом типа «чайка», на поворотных консолях которого на нижних частях изломов смонтированы гибридные мотогондолы трехвинтовых модулей, выполненных с возможностью работы при различных углах их отклонения в вертикальной плоскости.

Беспилотный тяжелый электроконвертоплан // 2532672

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к конструкциям беспилотных летательных аппаратов вертикального взлета и посадки. Беспилотный тяжелый электроконвертоплан имеет планер из композитного углепластика с передним горизонтальным оперением и двухкилевым оперением, смонтированным к консолям высокорасположенного крыла на разнесенных балках, содержит с внешних сторон килей консоли стабилизатора, двигатели силовой установки, передающие мощность через главный редуктор и валы трансмиссии на поворотные тянущие и толкающие винты, расположенные соответственно в носовой и кормовой части фюзеляжа, обеспечивающие горизонтальную и соответствующим отклонением вертикальную тягу, трехстоечное убирающееся колесное шасси с носовой вспомогательной опорой.

Дисковидный летательный аппарат // 2130862

Изобретение относится к авиации. .

Соосные воздушные винты со складывающимися лопастями // 1753667

Изобретение относится к авиационной технике. .

Комбинированный летательный аппарат, оснащенный устройством парирования момента и способ образования дополнительного вращающего момента для указанного летательного аппарата // 2631728

Настоящее изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям комбинированных винтокрылых летательных аппаратов. Комбинированный летательный аппарат (1) содержит фюзеляж (2), несущий винт (3), основное устройство парирования момента (4) и два крыла (11, 11'), расположенных с одной и другой стороны упомянутого фюзеляжа (2).

Движительная система высокоскоростного винтокрылого летательного аппарата (варианты) // 2629635

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к конструкциям движительных систем летательных аппаратов. Движительная система высокоскоростного винтокрылого летательного аппарата содержит винт поступательной тяги и несущие винты противовращения, двигатель и основной редуктор для их движения, а также обгонную муфту, избирательно вводимую в зацепление с упомянутым основным редуктором таким образом, что крутящий момент, развиваемый системой несущих винтов в результате авторотации, поглощается винтом поступательной тяги в ходе высокоскоростного полета.

Многоцелевой многовинтовой скоростной вертолет // 2629483

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к конструкциям скоростных вертолетов. Многоцелевой многовинтовой скоростной вертолет (ММСВ) имеет продольно-поперечную схему с близко расположенными перекрещивающимися винтами и силовую установку (СУ) с двигателем, передающим крутящий момент через главный редуктор и удлиненные валы на несущие винты.

Беспилотный комбинированный винтокрыл // 2629482

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к конструкциям винтокрылых летательных аппаратов. Беспилотный комбинированный винтокрыл имеет два винта в поворотных кольцевых каналах, смонтированных по бокам несущего центроплана-отсека, в котором размещаются двигатели и главный редуктор с валами, проложенными внутри крыла.

Скоростной вертолет с движительно-рулевой системой // 2629478

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к конструкциям скоростных вертолетов. Скоростной вертолет с движительно-рулевой системой (СВДРС) содержит на пилоне несущий винт и под ним с ярусным расположением винты в кольцевых каналах, установленные на поворотных консолях крыла, имеет два двигателя, передающих крутящий момент на несущий винт, смонтированный отклоненным вперед по полету, и тянущие винты, создающие при висении подъемную силу и управление по крену, газовые струйные рули.

Скоростной турбовентиляторный винтокрыл // 2629475

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям скоростных винтокрылых летательных аппаратов. Скоростной турбовентиляторный винтокрыл выполнен по концепции разнесенной винтовой и реактивной тяги и оснащен комбинированными тяговой и подъемной системами, имеющими реактивную тягу с тягой разновеликих винтов, направленную вдоль оси симметрии или перпендикулярно последней при выполнении ВВП и зависания от ТРДД с управляемым вектором тяги совместно с тягой двух меньших винтов, установленных на консолях V-образного стабилизатора, или от ТРДД совместно с тягой двух больших несущих винтов.

Беспилотный скоростной вертолет, десантируемый с самолета-носителя // 2627975

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям беспилотных скоростных вертолетов. Беспилотный скоростной вертолет, десантируемый с самолета-носителя, имеет несущий винт, двигатель, тяговые и рулевые винты, трехопорное шасси.

Скоростной винтокрыл-амфибия // 2627965

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям скоростных винтокрылов-амфибий. Скоростной винтокрыл-амфибия (СВКА) имеет двухвинтовую соосную схему с несущими винтами, силовую установку с двигателями, передающими крутящий момент через главный редуктор и валы трансмиссии на несущие винты и на пропульсивные винты в кольцевых каналах, крылья равновеликого размаха высокорасположенной схемы «тандем» и убирающееся колесное шасси.

Беспилотный винтокрыл с перекрещивающимися винтами // 2627963

Изобретение относится к области авиационной техники и касается создания беспилотных винтокрылов. Беспилотный винтокрыл с перекрещивающимися винтами (БВПВ) выполнен с двухлопастными винтами, имеет на верхней части фюзеляжа двигатель, передающий крутящий момент через главный редуктор на поперечные несущие винты, смонтированные на длинных валах, содержит вертикальное оперение и трехопорное убирающееся колесное шасси.