Самолет вертикального взлета и посадки

Изобретение относится к области авиации, в частности конструкциям летательных аппаратов вертикального взлета и посадки. Самолет вертикального взлета и посадки содержит фюзеляж с днищем и хвостом, винтовентиляторный газотурбинный двигатель для вертикального взлета с редуктором. Фюзеляж оборудован передними крыльями, на которых установлены маршевые двигатели. Винтовентиляторный газотурбинный двигатель содержит винтовентилятор с двумя ступенями ротора, выполненными с возможностью вращения лопастей в противоположные стороны, и соединенные с ним двумя валами биротативный компрессор и биротативную турбину, которые установлены внутри внутреннего корпуса, с образованием второго контура между внешним и внутренним корпусами. Лопасти винтовентилятора выполнены с возможностью несинхронного изменения углов атаки. За биротативной турбиной выполнены внутреннее и внешнее сопла с регулируемым вектором тяги. Маршевые двигатели валами отбора мощности соединены с редуктором. Между биротативной турбиной и внутренним соплом винтовентиляторного газотурбинного двигателя выполнена форсажная камера. Обеспечивается безопасная посадка при разрушении винта. 7 з.п. ф-лы, 16 ил.

 

Изобретение относится к авиации, более конкретно - к вертолетам с газотурбинным двигателем и направлено на повышение безопасности их полета.

Вертолет является винтокрылым летательным аппаратом, у которого подъемная и движущая силы создаются одним или несколькими несущими винтами. Такие винты располагаются параллельно земле, а их лопасти устанавливаются под определенным углом к плоскости вращения, причем угол установки может изменяться в достаточно широких пределах - от нуля до 30 градусов. Установка лопастей на ноль градусов называется холостым ходом винта или флюгированием. В этом случае несущий винт не создает подъемной силы.

Из всех типов вертолетных схем сегодня самой распространенной является классическая. При такой схеме машина имеет только один несущий винт, который может приводиться в движение одним, двумя или даже тремя двигателями. К этому типу, например, относятся ударные АН-64Е Guardian, AH-1Z Viper, Ми-28Н, транспортно-боевые Ми-24 и Ми-35, транспортные Ми-26, многоцелевые UH-60L Black Hawk и Ми-17, легкие Bell 407 и Robinson R22. При вращении несущего винта на вертолетах классической схемы возникает реактивный момент, из-за которого корпус машины начинает раскручиваться в сторону вращения ротора. Для компенсации момента используют рулевое устройство на хвостовой балке.

Второй по распространенности и более перспективной вертолетной схемой является соосная. В ней рулевой винт отсутствует, зато есть два несущих винта - верхний и нижний. Они располагаются на одной оси и вращаются синхронно в противоположных направлениях. Благодаря такому решению винты компенсируют реактивный момент, а сама машина получается несколько более устойчивой по сравнению с классической схемой. Кроме того, у вертолетов соосной схемы практически отсутствуют перекрестные связи в каналах управления.

Наиболее известным производителем вертолетов соосной схемы является российская компания «Камов». Она выпускает корабельные многоцелевые вертолеты Ка-27, ударные Ка-52 и транспортные Ка-226. Все они имеют по два винта, расположенных на одной оси друг под другом.

Известен безопасный вертолет по патенту РФ на изобретение №2333135, МПК В64С 27/04, опубл. 10.09.2008 г.

Этот вертолет содержит тяговый двигатель и несущий винт с вертикальной осью, на вершине которой располагается четное количество, но не менее четырех лопастей. Вертолет также содержит соединительное устройство, выполняющее роль трансмиссии в режиме работы тягового двигателя, а в режиме работы стартовых двигателей - роль механизма обгонной муфты. Каждая вторая лопасть несущего винта имеет расчетно-укороченный размер габаритной длины и включает в свое устройство один или несколько элементарных работающих, например, на твердом топливе стартовых двигателей. Изобретение позволяет повысить безопасность при аварийной посадке вертолета.

Недостаток: низкая надежность.

Известен вертолет по патенту РФ на изобретение №2335432, МПК В64С 27/04, опубл. 10.10.2008 г.

Этот вертолет включает фюзеляж и соосные винты, причем винтов может быть два или более и они могут быть разного диаметра. По меньшей мере, один из винтов - управляемый с изменяемым шагом, а остальные - с фиксированным шагом. Во втором варианте вертолет имеет хвостовую балку с эластичной пневмокамерой на конце, причем при поднятой балке блокируется снижение тяги. В третьем варианте двигатель и редуктор размещены в отдельной мотогондоле, расположенной над фюзеляжем на пилонах и/или эластичных вставках.

Недостаток: низкая надежность вертолета связанная с тем, что при поломке одного винта тяги другого недостаточно для его посадки и, кроме того, возникновение дисбаланса нарушает работу второго винта.

Известен вертолет по патенту РФ №2284284, МПК B64D 45/04, опубл. 27.08.2006.

Этот вертолет имеет систему безопасного приземления падающего во время воздушной аварии вертолета. Система безопасного приземления содержит парашют, размещенный в пустотелом цилиндре, расположенном в полости вала трансмиссии, на котором установлен несущий винт, а также расположенные в нижней части фюзеляжа вертолета реактивные двигатели торможения и надувные устройства. Указанный пустотелый вал выполнен в виде стальной трубы и имеет зубчатые колеса привода, выполненные на нем как одно целое.

Недостатки:

- применение парашютов для спасения вертолетов, имеющих очень большой вес нереально,

- применение надувных средств также нереально для больших вертолетов и кроме того они пожароопасны,

- применение реактивных двигателей перспективно, но не указан тип реактивного двигателя и способ его применения. Применение твердотопливных ракетных двигателей нереально из-за их пожаро- и взрывоопасности. Применение жидкостных ракетных двигателей проблематично из-за необходимости постоянной транспортировки окислителя. Применение ГТД возможно, но необходимо разработать его конструкцию, место установки и способ применения. Этого нет в пат. РФ №2284284. Кроме того, по этому патенту предполагается совместное применение парашютов и реактивных двигателей (нескольких), что снижает надежность вертолета.

Известен вертолет по патенту РФ на изобретение №2148537, МПК В64С 7/20, опубл. 10.05.200 г., прототип.

Этот вертолет содержит корпус, воздушно-реактивный двигатель создания силы тяги для горизонтального полета, несущие винты, которые расположены внутри указанного корпуса и служат компрессором воздушно-реактивного двигателя, двигатель, который предназначен для вращения указанных несущих винтов, и кабину пилота. Предусмотрена защитная сетка, под которой расположены несущие винты. Створки расположены внизу под сеткой и предназначены для взлета и посадки.

Недостаток: плохая безопасность полета в связи с тем, что при разрушении винта посадка вертолета почти всегда приведет к катастрофическим последствиям.

Задачи создания изобретения: повышение надежности и безопасности полета, упрощение управления и уменьшение осевых габаритов двигателя.

Задачи создания изобретения: повышение надежности и безопасности полета, упрощение управления и уменьшение осевых габаритов двигателя.

Технический результат: обеспечение безопасной посадки при поломке двигателя.

Решение указанных задач достигнуто в самолете вертикального взлета и посадки, содержащем фюзеляж с днищем и хвостом, и газотурбинный двигатель для вертикального взлета с редуктором, тем, что фюзеляж оборудован передними крыльями, на которых установлены маршевые двигатели, применен винтовентиляторный газотурбинный двигатель, содержащий винтовентилятор с двумя ступенями ротора, выполненными с возможностью вращения лопастей в противоположные стороны, и соединенные с ним двумя валами биротативный компрессор и биротативную турбину, которые установлены внутри внутреннего корпуса, с образованием второго контура между внешним и внутренним корпусами, при этом лопасти винтовентилятора выполнены с возможностью несинхронного изменения углов атаки, а за биротативной турбиной выполнены внутреннее сопло внешнее сопла с регулируемым вектором тяги, а маршевые двигатели валами отбора мощности соединены с редуктором.

Между биротативной турбиной и внутренним соплом винтовентиляторного газотурбинного двигателя может быть выполнена форсажная камера.

Винтовентиляторный газотурбинный двигатель валом отбора мощности может быть соединен с вспомогательными агрегатами.

Маршевые двигатели могут быть выполнены в виде турбовинтовых газотурбинных двигателей.

Маршевые двигатели могут быть выполнены в виде турбореактивных газотурбинных двигателей.

На днище фюзеляжа может быть выполнена платформа безопасности, имеющая вертикальное отверстия для размещения внешнего сопла двухконтурного газотурбинного двигателя, внутренняя полость платформы безопасности заполнена демпфирующим материалом.

В качестве демпфирующего материала может быть применена сотовая конструкция.

В качестве демпфирующего материала может быть применена металлорезина.

Сущность изобретения поясняется на чертежах (фиг. 1…16), где:

- на фиг. 1 приведена схема вертолета,

- на фиг. 2 приведен вид А на фиг. 1,

- на фиг. 3 приведена схема компоновки винта, редуктора и газотурбинного двигателя,

- на фиг. 4 приведена схема силовой установки с тремя двигателями,

- на фиг. 5 приведен газотурбинный двигатель вертолета, первый вариант в рабочем положении,

- на фиг. 6 приведен газотурбинный двигатель вертолета, второй вариант в рабочем положении,

- на фиг. 7 приведена конструкция газотурбинного двигателя вертолета, первый вариант, повернуто на 90°.

- на фиг. 8 приведена конструкция газотурбинного двигателя вертолета, 2-й вариант, повернуто на 90°.

- на фиг. 9 приведена схема передачи мощности от ГТД на роторные ступени биротативного винтовентилятора,

- на фиг. 10 приведена платформа безопасности,

- на фиг. 11 приведен разрез В-В на фиг. 11,

- на фиг. 12 приведена схема управления поворотной части внутреннего сопла с управляемым вектором тяги и внешнего сопла,

- на фиг. 13 приведена схема винтовентилятора,

- на фиг. 14 приведена схема управления лопастями винтовентилятора,

- на фиг. 15 приведен разрез В-В лопасти винтовентилятора, исходное положение,

- на фиг. 16 приведен разрез В-В лопасти винтовентилятора, повернуто,

Обозначения, принятые в описании:

1. фюзеляж 1

2. передние крылья 2,

3. маршевые двигатели 3,

4. маршевый двигатель 4,

5. винтовентиляторный газотурбинный двигатель 5,

6. редуктор 6,

7. вал отбора мощности 7,

8. вал отбора мощности 8,

9. биротативный винтовентилятор 9,

10. цилиндрический корпус 10,

11. входной направляющий аппарат 11,

12. первая роторная ступень винтовентилятора 12,

13. лопасти 13,

14. оси 14,

15. верхняя ступица 15,

16. вторая роторная ступень винтовентилятора 16,

17. нижняя ступица 17,

18. внутренний вал 18,

19. внешний вал 19,

20. муфта 20,

21. первый привод 21,

22. первый вал 22,

23. первый механизм управления лопастями 23,

24. второй привод 24,

25. второй вал 25,

26. второй механизм управления лопастями 26,

27. внешний корпус 27,

28. внутренний корпус 28,

29. второй контур 29,

30. биротативный компрессор 30,

31. биротативная турбина 31,

32. статор компрессора 32,

33. первый ротор компрессора 33,

34. второй ротор компрессора 34,

35. статор турбины 35,

36. первый ротор турбины 36,

37. второй ротор турбины 37,

38. внутренний вал 38,

39. внешний вал 39,

40. вспомогательный вал отбора мощности 40,

41. внутренний редуктор 41,

42. камера сгорания 42,

43. форсунки 43,

44. внутреннее сопло 44,

45. основная топливная система 45,

46. топливопровод 46,

47. топливный насос 47,

48. привод 48,

49. внутренние опоры 49,

50. внешние опоры 50,

51. форсажная камера 51,

52. форсажный коллектор 52,

53. форсажная топливная система 53.

54. топливопровод 54,

55. форсажный насос 55,

56. привод 56.

57. днище 57,

58. платформа безопасности 58,

59. полость 59,

60. демпфирующий материал 60,

61. центральное отверстие 61,

62. посадочные опоры 62,

63. внешнее сопло 63,

64. второй вал отбора мощности 64,

65. неподвижная часть 65,

66. поворотная часть 66,

67. цилиндрическая цапфа 67,

68. гидроцилиндр 68,

69. система рычагов 69.

70. неподвижная часть 70,

71. поворотная часть 71,

72. вторая цилиндрическая цапфа 72,

73.. второй гидроцилиндр 73,

74. система рычагов 74,

75. корпус ступицы 75,

76. ведомая шестерня 76,

77. полость 77,

78. зубчатая рейка 78,

79. привод 79,

80. блок управления 80,

81. линия связи 81.

Боевой ударный вертолет (фиг. 1 и 2) содержит фюзеляж 1, передние крылья 2, маршевые двигатели 3 и 4, винтовентиляторный газотурбинный двигатель 5, редуктор 6. Маршевый двигатель 3 валом отбора мощности 7 соединен с редуктором 6, а маршевый двигатель 4 валом отбора мощности 8 соединен с редуктором 6.

Винтовентиляторный газотурбинный двигатель 5, установлен вертикально в районе центра масс вертолета (Фиг. 1 и 2).

Винтовентиляторный газотурбинным двигатель 5 содержит биротативный винтовентилятор 9, содержащий цилиндрический корпус 10, входной направляющий аппарат 11, первую роторную ступень винтовентилятора 12 с лопастями 13, оси 14 которых установлены радиально в верхней ступице 15. Под первой роторной ступенью винтовентилятора 5 размещена вторая роторная ступень винтовентилятора 16 с нижней ступицей 17 с лопастями 18. Роторные ступени винтовентилятора 12 и 16 выполнены с возможностью вращения в противоположном направлении.

Первая роторная ступень винтовентилятора 12 соединена с внутренним валом 18, а вторая роторная ступень винтовентилятора 16 соединена с внешним валом 19.

Внутренний вал 18 и внешний вал 19 соединены с выходом из редуктора 6. К входу редуктора 6 присоединена муфта 20 (фиг. 2).

Первая роторная ступень винтовентилятора 12 имеет первый привод 21, соединенный через первый вал 22 и первый механизм управления лопастями 23 с лопастями 13, установленными на верхней ступице 15.

Вторая роторная ступень винтовентилятора 16 оборудована вторым приводом 24,

С вторым валом 25, вторым механизмом управления лопастями 26.

Кроме того, винтовентиляторный ГТД 5 содержит внешний корпус 27, установленный концентрично ему внутри внутренний корпус 28 с образованием второго контура 29 между ними, биротативный компрессор 30 и биротативную турбину 31. Биротативный компрессор 30 содержит статор компрессора 32 и два ротора компрессора: первый 33 и второй 34. Биротативная турбина 31 содержит статор турбины 35 и два ротора турбины: первый 36 и второй 37. Винтовентиляторный ГТД 5 имеет два вала: внутренний 38 и внешний 39. Первый ротор компрессора 33 соединен внутренним валом 38 с вторым ротором турбины 37. Второй ротор компрессора 34 соединен внешним валом 39 с вторым ротором турбины 37.

Винтовентиляторный газотурбинный двигатель. 5 имеет вспомогательный вал отбора мощности 40 (фиг. 2 и 3) для отбора мощности от внешнего вала 39 через внутренний редуктор 41 (фиг. 3) на вспомогательные агрегаты, например генератор и стартер.

Винтовентиляторный газотурбинный двигатель 5 содержит (фиг. 3) камеру сгорания 42 с форсунками 43 и внутренне сопло 44 с регулируемым вектором тяги.

Винтовентиляторный газотурбинный двигатель 5 по первому варианту (фиг. 3) имеет одну основную топливную систему 45. Основная топливная система 45 содержит топливопровод 46, в котором установлен топливный насос 47, соединенный с приводом 48.

Винтовентиляторный газотурбинный двигатель 5 выполнен биротативным и содержит два вала 38 и 39. Внутренний и внешний валы 38 и 39 установлены соответственно на внутренних опорах 49 и внешних опорах 50.

Валы 38 и 39 с соответствующими им роторами вращаются в противоположные стороны. Это позволяет исключить реактивный момент, поворачивающий фюзеляж 1 в противоположную сторону и упростить управление вертолетом.

На фиг. 4 приведена упрощенная схема винтовентиляторного газотурбинного двигателя 5, первый вариант.

На фиг. 5 приведен второй вариант винтовентиляторного газотурбинного двигателя 5, который дополнительно содержит форсажную камеру 51 с форсажным коллектором 52 (с форсунками) внутри и форсажную топливную систему 36.

Форсажная топливная система 53 содержит топливопровод 54 с установленным в нем форсажным насосом 55, к которому присоединен привод 56. Топливопровод 54 соединен с форсажным коллектором 52.

Винтовентиляторный газотурбинный двигатель 5 установлен вертикально в центре масс фюзеляжа 1 вертолета (фиг. 1).

На фиг. 6 приведена более детально конструкция двухконтурного газотурбинного двигателя 9 вертолета, первый вариант, повернуто на 90°.

Винтовентиляторный ГТД 2, как упомянуто ранее, содержит внутренний вал 38, установленный на внутренних опорах 49 и внешний вал 39, установленный на внешних опорах 50.

Винтовентиляторный ГТД 5 (фиг. 7) содержит статор компрессора 32, два ротора компрессора первый - 33 и второй - 34, выполненные с возможность вращения в противоположном направлении и без направляющих аппаратов между ними, статор турбины 35, и два ротора турбины: первый 36 и второй 37, также выполненные с возможностью вращения в противоположные стороны и без сопловых аппаратов между ними. С внешним валом 39 связан внутренний редуктор 41, к которому присоединены вспомогательный вал отбора мощности 40 для отбора мощности на вспомогательные агрегаты, например, электрогенератор. Первый ротор компрессора 33 и второй ротор турбины 20 соединены внутренним валом 21. Второй ротор компрессора 17 и первый ротор турбины 37 соединены внешним валом 39.

Применение биротативной схемы винтовентиляторного газотурбинного двигателя 5 уменьшит его осевой габарит, вес и устранит реактивный момент, действующий на фюзеляж 1. Кроме того, гироскопические эффекты от двух роторов, вращающихся в противоположном направлении взаимно компенсируются. Это позволит значительно упростить управление вертолетом.

На фиг. 8 приведена конструкция винтовентиляторного газотурбинного двигателя 5 вертолета, 2-й вариант, с форсажной камерой, повернуто на 90°

Дополнительно к первому варианту между биротативной турбиной 31 и внутренним соплом 44 расположена форсажная камера 51 с форсажным коллектором 52 для впрыска топлива на форсажных режимах.

Форсажная топливная система 53 содержит топливопровод 54 с установленным в нем форсажным насосом 55, к которому присоединен привод 56. Топливопровод 37 соединен с форсажным коллектором 35.

Маршевые двигатели 3 могут быть выполнены в виде турбовинтового двигателя или в виде газотурбинного двигателя.

На фиг. 9 приведена кинематическая схема соединения валов биротативного винтоветилятора.

На фиг. 10 приведена платформа безопасности 58, а на фиг. 11 приведен разрез В-В. Внутреннее сопло 44 установлено внутри внешнего сопла 63.

Платформа безопасности 58 имеет центральное отверстие 61, выполненное вертикально на оси, проходящей через центр масс вертолета и винтовентиляторный газотурбинный двигатель 5. Диаметр центрального отверстия 61 D0 больше диаметра среза внешнего сопла 63-Dc.

D0≥Dc.

На днище 57 фюзеляжа 1 закреплена платформа безопасности 58, полость 59 которой заполнена демпфирующим материалом 60. В качестве демпфирующего материала 60 может быть применен сотовый наполнитель или металлорезина. В платформе безопасности 58 выполнено центральное отверстие 61. К днищу 57 прикреплены посадочные опоры 62 «П»-образной формы.

На фиг. 12 приведено внутренне сопло 44 с регулируемым вектором тяги.

Винтовентиляторный газотурбинный двигатель 5 может иметь второй вал отбора мощности 64 (фиг. 3) для привода других вспомогательных агрегатов, например, системы кондиционирования кабины пилотов вертолета..

Внутренне сопло 44 с регулируемым вектором тяги одержит неподвижную часть 65, поворотную часть 66, соединенные цилиндрическими цапфами 67 и гидроцилиндр 68 с системой рычагов 69 (фиг. 3, 4 и 12).

Внешнее сопло 63 с регулируемым вектором тяги содержит неподвижную часть 70, поворотную часть 71, соединенные вторыми цилиндрическими цапфами 72 и второй гидроцилиндр 73 с системой рычагов 74 соединяющей второй гидроцилиндр 73 с поворотной частью 71 (фиг. 3, 4 и 12).

На фиг. 13 приведена схема роторов биротативного винтовентилятора 9.

На фиг. 14 приведена схема управления лопастями 13 биротативного винтовентилятора 9, которая содержит корпус ступицы 75, ведомую шестерню 76 в полости 77, соединенную с осью 14 и контактирующую с зубчатой рейкой 78.

Далее система управления углами атаки лопастей 69 иллюстрируется на первой роторной ступени винтовентилятора 12. Схема управления углами атаки лопастей 69 для второй ступени винтовентилятора 16 аналогична.

У каждой лопасти 13 выполнена ось 14, на конце которой установлена ведомая шестерня 76. Ведомая шестерня 76 установлена в полости 77, выполненной в корпусе ступицы 75. С каждой ведомой шестерней 76 контактирует зубчатая рейка 78, с которой соединен привод 79.

Система управления углами атаки β лопастей 13 позволяет управлять углом атаки β несинхронно и тем самым создавать дополнительную реактивную тягу от биротативного винтовентилятора 9 и управлять перемещением вертолета как по курсу, так и в перпендикулярной плоскости при отказе механизмов управления поворотом сопел 44 и 63.

Боевой ударный вертолет содержит блок управления 80, предназначенный для управления вертолетом, в том числе вектором тяги и углами атаки β лопастей 13, который линиями связи 81 соединен с приводами 80 и гидроцилиндрами 68 и 72 (фиг. 14).

На фиг 15 и 16 приведен процесс изменения угла атаки β лопастей 13 биротативного винтовентилятора 9. При этом изменение углов атаки β лопастей 13 может производиться рассогласовано.

РАБОТА БОЕВОГО ВЕРТОЛЕТА В НОРМАЛЬНОМ РЕЖИМЕ, 1 вариант

Сначала запускают и прогревают винтовентиляторный газотурбинный двигатель 5 в режиме «малого газа» (фиг. 1 и 3). Для этого внешний вал 39 раскручиваю через вспомогательный вал отбора мощности 40 и внутренний редуктор 41 стартером (стартер на фиг. 1-16 не показан). Привод 48 раскручивает топливный насос 47 основной топливной системы 45 и топливо (авиационный керосин) по топливопроводу 46 подается в форсунки 43 камеры сгорания 42. Продукты сгорания проходят через биротативную турбину 14. Мощность с биротативной турбины 14 передается на биротативный компрессор 30, который сжимает воздух, идущий через него. Сжатый воздух подается в камеру сгорания 42 для поддержания процесса горения.

Реактивная тяга винтовентиляторного газотурбинного двигателя 5, создаваемая внутренним соплом 44 и внешним соплом 63 передается на фюзеляж 1, что в совокупности с силой тяги биротативного винтовентилятора 9 обеспечивает взлет, полет вертолета и его посадку в нормальном режиме.

Холодный воздух, истекающий из внешнего сопла 63, смешиваясь с продуктами сгорания, истекающими из внутреннего сопла 44 снижает температуру реактивной струи и тем самым повышает безопасность взлета и посадки.

После прогрева винтовентиляторного газотурбинного двигателя 5 его основную топливную систему 45 переводят на «взлетный режим». Вертолет вертикально взлетает.

Совместная тяговооруженность биротативного винтовентилятора 9 с учетом второго контура 29 и сопел 44 и 63 на номинальном режиме составляет 1,05…1,1.

Горизонтальная составляющая тяги создается при помощи маршевых двигателей 3 и 4 (фиг. 2 и 4). Управление вертолетом при маневрах может осуществляться рассогласование силы тяги маршевых двигателей 3 и 4.

Одновременно возможно выполнение резкого маневра поворотом поворотной части 66 внутреннего сопла 44 и поворотной части 71 внешнего сопла 63.

На фиг 14-16 приведен процесс изменения угла атаки лопасти 69.

По команде с блока управления 80 привод 79 поворачивает лопасти 13 (фиг. 15) в нужном направлении. Угол атаки β изменяется (фиг. 15 и 16).

За счет поворотных сопел: внутреннего 44 и внешнего 63, рассогласования силы тяги маршевых двигателей 3 и 4 и управления углами атаки β лопастей 13 биротативного винтовентилятора 9 можно значительно улучшить маневренность вертолета, что позволит ему вступать в бой с современными истребителями и уклоняться от поражения ракетами всех классов (земля-воздух и воздух- воздух).

РАБОТА БЕВОГО ВЕРТОЛЕТА В АВАРИЙНОМ РЕЖИМЕ,

первый вариант при поломке биротативного винтовентилятора.

При поломке биротативного винтовентилятора 9 увеличивают подачу топлива в основной топливной системе 45 в 1,1-1,2 раза. Реактивной тяги, создаваемой соплами 44 и 63 будет достаточно для мягкой посадки вертолета.

РАБОТА БОЕВОГО ВЕРТОЛЕТА В АВАРИЙНОМ РЕЖИМЕ

со вторым вариантом двухконтурного ГТД

При значительном снижении силы тяги винтовентиляторного газотурбинного двигателя 5 по любым причинам в этом варианте форсажный насос 55 подает топливо (авиационный керосин) по топливопроводу 54 в форсажный коллектор 52 форсажной камеры 51, где воспламеняется при помощи запальника (запальник на фиг. 1-16 не показан). Реактивная тяга, создаваемая соплами 44 и 63 значительно увеличивается. Продукты сгорания через внутреннее сопло 44 истекают вертикально вниз, эжектируя воздух через внешнее сопло 63.

Тяга, создаваемая соплами 44 и 63, увеличивается по сравнению с бесфорсажным режимом в 2…3 раза, что обеспечивает аварийную посадку вертолета ценой очень большого расхода топлива.

Применение форсажной камеры 51 в винтовентиляторном газотурбинном двигателе 5 позволяет спроектировать винтовентиляторный ГТД 5 меньших габаритов и веса, что очень важно, так как использование максимальных возможностей винтовентиляторного ГТД 5 приходится применять чрезвычайно редко.

Платформа безопасности 58, полость 59 которой заполнена демпфирующим материалом 60 смягчает удар вертолета о поверхность земли при неудачной посадке. Это дополнительно повышает надежность вертолета и безопасность полетов на нем.

Горизонтальная составляющая тяги создается (фиг. 12) поворотом при помощи гидроцилиндра 68 поворотной части 66 внутреннего сопла 44 относительно неподвижной части 65 и согласованного поворота при помощи второго гидроцилиндра 73 поворотной части 71 внешнего сопла 63 в ту же сторону.

Привод второй роторной ступени винтовентилятора 16 (фиг. 4) от маршевых двигателей 3 и 4 позволяет продолжить полет боевого ударного вертолета при отказе одного из двигателей или поломке одной из роторных ступеней винтовентилятора 12 или 16. Это дополнительно увеличит надежность и живучесть вертолета.

Применение изобретения позволило:

- обеспечить безопасную посадку при разрушении одной или двух роторных ступеней винтовентилятора и других неисправностях, резко уменьшающих тягу винтовентиляторного газотурбинного двигателя в полете,

- сохранить жизнь экипажу и пассажирам, уменьшить осевой габарит и вес газотурбинного двигателя,

- упростить управление боевым вертолетом, сделать его более эффективным,

- улучшить технические характеристики боевого вертолета: скорость, высоту подъема вертолета и др. технические, эксплуатационные и боевые характеристики,

- значительно улучшить маневренность вертолета за счет поворотных сопел и рассогласования силы тяги маршевых двигателей.

1. Самолет вертикального взлета и посадки, содержащий фюзеляж с днищем и хвостом и газотурбинный двигатель для вертикального взлета с редуктором, отличающийся тем, что фюзеляж оборудован передними крыльями, на которых установлены маршевые двигатели, применен винтовентиляторный газотурбинный двигатель, содержащий винтовентилятор с двумя ступенями ротора, выполненными с возможностью вращения лопастей в противоположные стороны, и соединенные с ним двумя валами биротативный компрессор и биротативную турбину, которые установлены внутри внутреннего корпуса, с образованием второго контура между внешним и внутренним корпусами, при этом лопасти винтовентилятора выполнены с возможностью несинхронного изменения углов атаки, а за биротативной турбиной выполнены внутреннее и внешнее сопла с регулируемым вектором тяги, а маршевые двигатели валами отбора мощности соединены с редуктором.

2. Самолет вертикального взлета и посадки по п. 1, отличающийся тем, что между биротативной турбиной и внутренним соплом винтовентиляторного газотурбинного двигателя выполнена форсажная камера.

3. Самолет вертикального взлета и посадки по п. 1 или 2, отличающийся тем, что винтовентиляторный газотурбинный двигатель валом отбора мощности соединен с вспомогательными агрегатами.

4. Самолет вертикального взлета и посадки по п. 1 или 2, отличающийся тем, что маршевые двигатели выполнены в виде турбовинтовых газотурбинных двигателей.

5. Самолет вертикального взлета и посадки по п. 1, отличающийся тем, что маршевые двигатели выполнены в виде турбореактивных газотурбинных двигателей.

6. Самолет вертикального взлета и посадки по п. 1 или 2, отличающийся тем, что на днище фюзеляжа выполнена платформа безопасности, имеющая вертикальное отверстие для размещения внешнего сопла двухконтурного газотурбинного двигателя, внутренняя полость платформы безопасности заполнена демпфирующим материалом.

7. Самолет вертикального взлета и посадки по п. 6, отличающийся тем, что в качестве демпфирующего материала применена сотовая конструкция.

8. Самолет вертикального взлета и посадки по п. 6, отличающийся тем, что в качестве демпфирующего материала применена металлорезина.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям винтокрылых летательных аппаратов. Летательный аппарат вертикального взлета и посадки включает раму с электромотором, редуктор, два закрепленных вертикально винта в форме геликоида с переменным шагом, сиденье для размещения в нем пилота, управляющего летательным аппаратом, угловые редукторы, ручку, жестко закрепленную на раме.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям летательных аппаратов вертикального взлета и посадки. Силовая установка летательного аппарата вертикального взлета и посадки содержит три газотурбинных двигателя: один винтовентиляторный газотурбинный двигатель для вертикального взлета с редуктором, установленный вертикально в центре масс фюзеляжа, и два маршевых двигателя.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям вертолетов и их силовых установок. Боевой ударный вертолет содержит фюзеляж с днищем и хвостом и газотурбинный двигатель для вертикального взлета с редуктором.

Изобретение относится к области авиационной техники. Малозаметный самолет короткого взлета и посадки (МСКВП) содержит стреловидное крыло, составную силовую установку (СУ) с подъемными реактивными двигателями в обтекателях по бортам фюзеляжа и маршевыми реактивными двигателями на подкрыльных пилонах, хвостовое оперение и трехопорное убирающееся колесное шасси.

Изобретение относится к области авиации. Технический результат заключается в осуществлении взлета и посадки самолета с любой взлетно-посадочной полосы.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям аппаратов вертикального взлета и посадки. Летательный аппарат вертикального взлета и посадки - «летающий мотоцикл» состоит из корпуса (1) в виде полого цилиндра, расположенного вертикально, силовой установки (2), опирающейся на четырехколесное шасси (3), двух соосных вертикально-осевых роторов (4) и (5), на которых закреплены сменяемые грузы (13) и лопасти (6), автомата перекоса (7).

Изобретение относится к области бесконтактных способов ведения боевых действий. Способ бесконтактного ведения боевых действий включает этап осуществления разведывательных действий, этап подготовки сил и средств для нанесения поражения разведанных объектов противника и этап доставки с использованием ракетоносцев-доставщиков в зону поражающего радиуса действия вооружения для уничтожения разведанных целей противника.

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к конструкции летательных аппаратов вертикального взлета и посадки. Конвертируемый летательный аппарат содержит фюзеляж, крыло, маршевые и подъемные винтомоторные группы.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям беспилотных и дистанционно управляемых летательных аппаратов. Силовая установка летательного аппарата на двухподвижном подвесе содержит внешний кольцевой контур с приводом его вращения, внутренний контур в виде стержня с приводом его вращения, установленный внутри внешнего кольцевого контура перпендикулярно оси вращения внешнего кольцевого контура.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям летательных аппаратов вертикального взлета и посадки. Летательный аппарат состоит из двигателя, толкающих подъемных винтов, системы привода винтов, системы управления, корпуса, источника крутящего момента и агрегатов, передающих крутящий момент на толкающие подъемные винты, которые обеспечивают возможность вертикального взлета и посадки, а также перемещения в выбранном направлении.

Изобретение относится к области авиации, в частности конструкциям летательных аппаратов вертикального взлета и посадки. Самолет вертикального взлета и посадки содержит фюзеляж с днищем и хвостом, винтовентиляторный газотурбинный двигатель для вертикального взлета с редуктором. Фюзеляж оборудован передними крыльями, на которых установлены маршевые двигатели. Винтовентиляторный газотурбинный двигатель содержит винтовентилятор с двумя ступенями ротора, выполненными с возможностью вращения лопастей в противоположные стороны, и соединенные с ним двумя валами биротативный компрессор и биротативную турбину, которые установлены внутри внутреннего корпуса, с образованием второго контура между внешним и внутренним корпусами. Лопасти винтовентилятора выполнены с возможностью несинхронного изменения углов атаки. За биротативной турбиной выполнены внутреннее и внешнее сопла с регулируемым вектором тяги. Маршевые двигатели валами отбора мощности соединены с редуктором. Между биротативной турбиной и внутренним соплом винтовентиляторного газотурбинного двигателя выполнена форсажная камера. Обеспечивается безопасная посадка при разрушении винта. 7 з.п. ф-лы, 16 ил.

Наверх