Система поворота движителя летательного аппарата вертикального взлета и посадки

Система поворота движителя летательного аппарата вертикального взлета и посадки, которым может быть воздушный винт или реактивная турбина, содержит механизм поворота движителя для изменения вектора тяги. Поворот движителя осуществляется аэродинамический рулем, закрепленным к движителю таким образом, что его рабочая поверхность находится в зоне воздушного потока, создаваемого самим движителем. В системе поворота реактивного движителя роль аэродинамических рулей выполняет поворотное сопло. Обеспечивается простота конструкции поворотного устройства, управления, безопасность вертикального полета и перевода в горизонтальный полет летательного аппарата вертикального взлета. 4 ил.

 

Изобретение относится к летательным аппаратам вертикального взлета для управления и стабилизации в полете.

Существует летательный аппарат вертикального взлета конвертоплан Bell XV-3 совмещающий вертикальный взлет-посадку и самолет, с воздушными движителями, которые поворачиваются для изменения вектора тяги. https://ru.wikipedia.org/wiki/Конвертоплан

Также существует конвертоплан с поворотным крылом «тилтвинг» в котором установлены движители. https://ru.wikipedia.org/wiki/Конвертоплан

Также существует конвертоплан Bell V-280 Valor движители которого расположены на концах крыла в гондолах. Винты способны поворачиваться на 90 градусов вертикальной плоскости, при этом гондолы остаются неподвижными. https://ru.wikipedia.org/wiki/Bell_V-280_Valor

Существует конвертоплан Bell V-22 Osprey с двумя двигателями, расположенными на концах, крыла в гондолах с установленными на них воздушными винтами, которые могут поворачиваться на 98 градусов в вертикальной плоскости. https://ru.wikipedia.org/wiki/Bell_V-22_Osprey

У всех на сегодняшний день известных разработанных конвертопланов есть следующие проблемы: сложность САУ, обусловленная необходимостью пропорционального переходного режима при повороте несущих роторов; высокий порог входа обусловленной наукоемкостью решения; сложность, а главное дороговизна систем поворотной механики мотогондол; необходимость наличия автомата перекоса в случае бикоптерной схемы; низкая устойчивость схем к стрессовым нагрузкам; снижение доли полезной нагрузки ввиду большей весовой доли конструкции планера и поворотной механики мотогондол и пр. узлов конвертопланов; малая область перемещения ЦД; малый диапазон возможных ЦТ; необходимость разработки собственных алгоритмов управления нелинейными адаптивными системами стабилизации под каждый тип аппарата.

Недостатком выше перечисленных аппаратов вертикального взлета является то, что движитель (воздушный винт) перечисленных выше летательных аппаратов является точкой опоры, там где находится движитель там и точка опоры, при вертикальном полете положение движителя и поперечная ось центра тяжести совпадают (фиг.1) но (фиг.2) при изменении вектора тяги для перемещения аппарата в горизонтальный плоскости путем поворота движителя 2, движитель (воздушный винт) 2 меняет свое положение относительно точки центра тяжести 3, соответственно перемещается место приложения силы 1 к корпусу аппарата и соответственно точки опоры 5 (воздушный винт), потому, что поворот движителя на оси 3 прикрепленной к корпусу аппарата 10 производится механизмом 4 путем упора в корпус летательного аппарата 10, а при изменении положения точки опоры 5 (воздушного винта) не совпадающей с центром тяжести 3 летательного аппарата вертикального взлета и посадки, возникает нежелательное изменение угла тангажа, что усложняет удержание его в горизонтальном положении, также для перевода в горизонтальный полет требуется поворот движителя для изменения вектора тяги, соответственно произойдет увод точки опоры 5 от центра тяжести 3 и приводит к нежелательному изменению угла тангажа, что сильно усложняет его перевод в горизонтальный полет. Также при повороте движителя 2 механизмом 4 путем упора в корпус 10 летательного аппарата вертикального взлета возникает обратный крутящий момент, что также приводит к нежелательному изменению угла тангажа. При вертикальном полете могут возникнуть нежелательное горизонтальное перемещение, например при ветре, потребуется изменять вектор тяги путем поворота движителя, что соответственно приведет к изменению положения точки приложения силы 1, точки опоры и изменению угла тангажа. Нежелательное изменения угла тангажа требует его корректировки что усложняет устройство и управление аппаратом вертикального взлета и посадки.

Задачей заявляемого изобретения является система поворота движителя, при которой изменение вектора тяги путем поворота движителя не меняется точка приложения силы и соответственно точка опоры летательного аппарата вертикального взлета и посадки.

Технический результат - более простое устройство, легкое управление и соответственно безопасный вертикального полет и перевод в горизонтальный полет летательного аппарата вертикального взлета.

Указанный технический результат достигается тем, что движители установленные на летательном аппарате вертикального взлета и посадки для изменения вектора тяги поворачиваются с помощью аэродинамических рулей или поворотным соплом реактивной турбины, находящихся в воздушном потоке создаваемым самим движителем.

Преимуществом обеспечиваемым приведенным признаком, является то, что поворот движителя посредством аэродинамического руля не изменяет место приложения силы от движителя и соответственно точки опоры корпуса летательного аппарата вертикального взлета и посадки, изменяется только направление вектора тяги, что не влияет на угол тангажа, дает стабильность полета и более простое устройство аппарата и безопасного перевода в горизонтальный полет.

Изобретение поясняется рисунками.

На фиг. 3 - представлена предлагаемая система поворота движителя с воздушным винтом, поворот которого производится аэродинамическим рулем или рулями, находящимся в воздушном потоке создаваемым самим движителем.

На фиг. 4 - представлена предлагаемая система поворота реактивного движителя, с поворотным соплом, посредством воздушного потока, создаваемого самой турбиной.

Система поворота движителя (фиг.3) состоит из движителя 2, аэродинамического руля 7. В варианте реактивного движителя 2 (фиг.4) и поворотного сопла 8.

Система поворота движителя работает следующим образом.

На рисунке (фиг.3) изображена работа системы поворота движителя с одним аэродинамическим рулем исходя из конструктивной необходимости аэродинамических рулей может быть больше одного. Аэродинамический руль 7, закрепленный к движителю 2 (который может быть как тянущим, так и толкающим), таким образом, что его рабочая поверхность находится в зоне воздушного потока 6 создаваемым самим движителем. Поворачивая аэродинамический руль 7 в воздушном потоке 6 от движителя 2, создается момент сил, поворачивающих движитель 2 вокруг поперечной оси вращения 3 которая закреплена к летательному аппарату 10. См. (фиг.4) система поворота реактивного движителя 2 отличается тем, что роль аэродинамических рулей выполняет поворотное сопло 8.

Система поворота движителя летательного аппарата вертикального взлета и посадки, которым может быть воздушный винт или реактивная турбина, содержащая механизм поворота движителя для изменения вектора тяги, отличающаяся тем, что механизм поворота содержит аэродинамический руль или поворотное сопло, закрепленные к движителю таким образом, что их рабочая поверхность находится в зоне воздушного или газового потока, создаваемого самим движителем, с возможностью их отклонения для поворота движителя в продольной вертикальной плоскости.