Coaxial elicopter de mare viteză, brevete Bank

Invenția se referă la tehnologia de aviație, în special la un aparat elicoptere coaxiale. Acesta a propus un elicopter viteză coaxial care cuprinde un fuzelaj, un sistem motor coaxial sincron șuruburi purtătoare pentru a controla elice cu pas de împingere colectivă și ciclică cu axa sa dispus orizontal și pentru a controla elice cu pas și de suprafață aerodinamică de stabilizare și de control, precum și mecanismul de basculare rotoare pentru elicoptere sistem și sistem de stabilizare.

Invenția se referă la tehnologia de aviație, în special la un aparat elicoptere coaxiale.

Un dezavantaj al construcției descrise este că în mare viteză o parte a rotorului modul de zbor creează o forță de ridicare și, astfel, nu creează forța de tracțiune, adică de fapt, funcționează ca un rotor giroplan, creând o rezistență dăunătoare mai mare decât aripa convențională a aceleiași zone. În plus, asimetria debitului este încă prezent și necesită suprafețe de control de compensare (cel puțin), ceea ce complică sistemul de control și necesită o pregătire specială a pilotului sau prezența obligatorie a autopilot.

Dezavantajul companiei de construcții elicoptere Sikorsky este opera rotorului la viteză mare în modul autogir, adică rotor creează o forță de ridicare și o forță orizontală creat de o elice împingător situat în partea de coada elicopterului. Eficiența generală a elicopterului rămâne ridicat, pentru a acoperi cu aceeași viteză a aeronavei din aerodinamica clasice necesită mult mai puțină energie.

Obiectul modelului de utilitate propus este de a crea un elicopter coaxial viteza de proiectare capabil de decolare verticală și un agățat, zbor orizontal de mare viteză, și, astfel, cu un cost redus de energie de zbor.

Rezultatul tehnic necesar se realizează prin faptul că elicopterul de viteză de pivotare care cuprinde un fuzelaj, un sistem coaxial motor rotoare pentru a controla elice cu pas de împingere colectivă și ciclică cu axa sa dispus orizontal, și pentru a controla elice cu pas și de suprafață aerodinamic pentru stabilizarea sincronizată și control, caracterizat prin aceea că sistemul are un mecanism de înclinare rotoare de elicoptere și sistem de stabilizare.

Mecanismul de înclinare al sistemului de rotoare constă dintr-o coloană cu un reductor și operat de o înclinare coloană unitate.

Sistemul de rotor Coloana a articulat la fuselaj.

coloana sistem de înclinare rotoare este de 90 ° -70 ° în raport cu axa orizontală a elicopterului.

înclinarea coloanei actuator este electromecanic sau pneumatic sau hidraulic.

Sistemul de stabilizare elicopter include piese mecanice și electronice (pilot automat).

Controlul Unghi instalare mecanism coadă orizontal (HT) este un electromecanic sau pneumatic sau hidraulic.

Motorul poate fi un piston cu ardere internă sau turboreactoare (turboexhaustor) sau electric.

Esența modelului de utilitate este ilustrat prin desene.

1 prezintă un elicopter care prezintă componentele majore; 2, sistemul de rotor cu mecanism de înclinare coloană; 3, diagrama vectorială a vitezei și forțelor generate de pala de rotor cu pernă de aer.

Viteza elicopter coaxial care cuprinde (1) un fuselaj 1, care este articulat sistem rotor 2 alcătuit din (Figura 2) coaxial coloana 3 cu 4 șuruburi de fixare rigidă sincronizată a lamelor și pentru a controla teren colectiv și ciclică a lamelor în timp ce coloana 3 cuprinde arbori de cutie de viteze coaxiale 5 și 6. în porțiunea coada fuselajului 1 este configurată ampenaj orizontală coadă 7 și 8 deplasabil vertical conectat cu fuselajul 1 și prevăzute cu lifturi 9 și direcția 10, și un mecanism de control pentru setarea unghiului D 11. În interiorul fuselajului montat 12 motor; un angrenaj intermediar 13; transmisie pe cutia de viteze principală 14; transmisie la rotorul cozii 15; Coada de împingere a elicei 16 pentru a controla pasul elicei; coloanele 17 înclinare de acționare; Stabilitate Electronic (pilot automat) 18; sistem de stabilizare de conectare mecanică 19.

Aparatul funcționează după cum urmează.

Cei 12 motor este montat fix în fuselaj 1, transmite puterea prin intermediul unei unități de 13 și de transmitere a sistemului 14 viteze intermediar în rotorul 2, și prin transmisia 15 elicei împingător posterior 16. Intermediarul pinionul 13 este configurat pentru a redistribui proporția sistemului de putere al motorului 12 dintre rotoare 2 și o coadă de împingere a elicei 16. Rotația rotorului 4 este sincronizat în cutia de viteze 5 și se realizează prin intermediul unor arbori coaxiali 6. Transmisie pe cutia de viteze principală 14 conține în sha structura sa Nirni cuplate arbori pentru a transmite puterea la orice poziție unghiulară a coloanei 3. Coloana de înclinare Servomotorul 17 servește pentru a schimba unghiul de înclinare a coloanei 3 și legătura mecanică 19 este conectat la mecanismul de control al cozii orizontal 7. GO-unghi 11 este asociat cu aripioare orizontale 7, pe de o parte și înclinarea coloanei de acționare 17, pe de altă parte, și este utilizat pentru echilibrarea unei compensații suplimentare (fasonare).

La decolare și modul de trecere, coloana 3 rotorul este vertical sau are un minim în față unghiul de înclinare γ = 86-90 °. rotor Sistemul 2 funcționează ca un sistem convențional elice de elicopter coaxial, pentru a asigura stabilitatea și se utilizează controlabilitate, iar controlul ciclic jignesc suprafețele de control al elicei pasului 7, 8 în acest mod sunt ineficiente. În acest motor energia cheltuită pentru promovarea șuruburi, pot fi împărțite în două fluxuri: crearea de forță de ridicare (utilizarea benefică) și debitul de aer de mai jos șurub răsucire (pierdere de energie), eficiența relativă va fi în jurul valorii de 0,5-0,7 unități .

În modul de zbor orizontal, coloana 3 este înclinat spre înainte la un unghi de 70 ° (γ = 70 °), viteza mai mare zbor înainte, cu atât mai mare unghiul de înclinare șurubului coloanei 3. Aerodinamica modificări. Lame oblici (azimutală plot 0-180 °) și lama rămase (complot azimut 0-180 °) este utilizat pentru energia maximă de intrare. Asimetria debitului se izbesc și rămase în urmă palele reciproc offsetul aliniate axial și sincronizate rotația superioară și inferioară șuruburile 4. La înclinarea coloanei 3 se produce o schimbare de echilibrare elicopter centrul de masă este deplasat înapoi în raport cu punctul de aplicare de ridicare. Pentru nivel fuselajul elicopterului 1 în raport cu orizontul utilizat 7. orizontală coada ampenaj 7 Unghiul de instalare în raport cu fuselajul 1 este fixat astfel încât forța de ridicare generat de penaj, creează un cuplu în jurul centrului de masă al elicopterului, pentru a compensa reechilibrare suficientă. perturbațiile suplimentare neuniformității a fluxului incidente sunt compensate pentru ascensoare și cârmele 9 10 sub controlul pilotului sau pilotul automat 18.

În timpul zborului transmite puterea motorului, necesitatea unui zbor, este redus în comparație cu cerințele de putere pentru planare și puterea în exces este activat pentru rotirea șurubului de împingere 16 dispusă în partea din spate a fuselajului pentru a crește viteza de zbor.

performanță de mare viteză, cu consum redus de energie sunt realizate prin rotorul aerodinamic optimizat.

3 prezintă diagrama vectorială a vitezei și a forțelor care apar în aerofolia a palei rotorului în timpul mișcării cercului azimutal descris în intervalele 0-180 ° și 180-360 °.

U0 - vector vitezei rotorului circumferențială;

V0 - vector viteza de translație a elicopterului;

W0 - rezultând vectorul fluxului de intrare;

W1 - vector de viteză reală a fluxului de intrare;

ω 1 - vectorul vitezei induse;

R - totală structura forței aerodinamice a lamei;

Y - profil de ridicare într-o lamă de mare viteză sistem de coordonate;

Y1 - profil de ridicare în elicopter de mare viteză, sistemul de coordonate;

X - Rezistența vigoare Profil în lama de mare viteză, sistemul de coordonate;

F - tracțiune vector în sistemul de coordonate al vitezei elicopterului;

α - unghiul de atac profil;

β - unghiul de înclinare a axei de rotație a șurubului în raport cu axa orizontală a elicopterului;

φ - unghiul lamei în raport cu planul de instalare de rotație.

Din graficele clar arată că într-un anumit U0 V0 raportul vitezei aerului și viteza de rotație a șurubului de pe ambele părți ale poziției azimutal a profilului aerodinamic forță R rezultantă a lamei are o poziție orientată spre în sus, în direcția de zbor a elicopterului. Ie în sistemul de mare viteză, lamele sunt disponibile ridicare elementul Y și elementul de rezistență lame X și 1 și tracțiune R. viteza sistemului elicopterului, aceste aceleași forțe sunt convertite ridica numai forța Y În acest caz, aproape toată energia furnizată șurubul este utilizat pentru a crea lift și de control al tracțiunii și atins eficiența maximă a sistemului de sprijin - 0,92-0,95.

Din examinarea diagramelor este de asemenea clar că coaxial rotor axa de rotație trebuie să fie înclinată la un anumit unghi în raport cu vectorul vitezei orizontale a elicopterului. Dacă acest unghi este de aproximativ 90 ° (o axă de rotație șurub aproape verticală), rezultanta vectorul forțelor aerodinamice R pe parcela azimutală 0-180 ° ajunge până la spate direcție, ceea ce este caracteristic pentru șurub în modul normal și eficiența relativă maximă va fi aproape de 0, 5-0,7 unități. Dacă unghiul de înclinare ax filetat γ ≤ 70 °, apoi la viteze mari de zbor porțiune cap la cap a lamei, care trailing intră în zona de curgere inversă începe să creeze o rezistență excesivă datorită unui mare unghi al paletei setare φ. ceea ce reduce, de asemenea, eficiența sistemului de rulment.

Sa stabilit experimental că rotația elicei intervalul axei de înclinare este optimă în intervalul de 78-70 ° (γ = 78-70 °) pentru intervalul de viteze de 250-400 km / h. Astfel, 0,92-0,95 eficienta atinge un maxim la viteze de zbor 220-350 km / h și scade treptat la valorile de 0.75-0.8 la viteze de 350-400 km / h.

La atingerea vitezei capetele lamei izbesc de Mach 0.7-0.8 viteze ale rotorului și puterea furnizate acestora este redusă, iar puterea furnizată la pupa împingătorului elicea 16 este mărită, astfel încât viteza de vârfurile palei de rotor nu a depășit niciodată viteza 0 , Mach 8 - rezistență divergență număr Mach la care rezistența rotorului crește semnificativ, afectând în mod negativ calitatea elicopterului aerodinamic și, prin urmare, caracteristicile sale de performanță.

Astfel, elicopterul coaxial propus de mare viteză, datorită posibilității de reglare a unghiului de înclinare a șuruburilor de susținere, oferă o performanță de mare viteza combinata cu un consum redus de energie în zbor datorită sistemului îmbunătățit lagărului aerodinamic.

Formula modelului de utilitate

1. echiaxiale elicopter viteză care cuprinde un fuzelaj, un sistem motor de rotoare sincronizate coaxial pentru a controla elice cu pas de împingere colectivă și ciclică cu axa sa dispus orizontal și pentru a controla elice cu pas și de suprafață aerodinamic pentru stabilizarea și controlul, în care sistem care are un mecanism de reglare a înclinării și rotorul sistemului de stabilizare elicopterului.

2. echiaxiale elicopter viteză, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că mecanismul de înclinare al sistemului de rotoare constă dintr-o coloană cu un reductor și operat de o înclinare coloană unitate.

3. echiaxiale elicopter viteză, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că sistemul are un rotor coloană articulat la fuselaj.

4. echiaxiale elicopter viteză, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că intervalul de sistem rotor coloană înclinare este 90-70 ° în raport cu axa orizontală a elicopterului.

5. echiaxiale elicopter viteză, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că elementul de acționare coloanei de înclinare este electromecanic sau pneumatic sau hidraulic.

6. echiaxiale elicopter viteză, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că sistemul de stabilizare elicopter cuprinde piese mecanice și electronice (pilot automat).

7. echiaxiale elicopter viteză, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că mecanismul de control al unghiului de setare este configurat coada orizontal electromecanic sau pneumatic sau hidraulic.

8. echiaxiale elicopter viteză, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că set motor cu ardere internă piston sau turbină sau electric.