СКОРОСТНОЙ КОМБИНИРОВАННЫЙ ВЕРТОЛЕТ (ВИНТОКРЫЛ)

Полезная модель относится к области авиастроения, а именно к винтокрылым летательным аппаратам.
Известны скоростные комбинированные вертолеты использующие дополнительные воздушные винты для повышения путевой скорости вертолета (WO 2005/005250, 2005 «Комбинированный вертолет», RU 2 445 236, 2008 «Скоростной гибридный вертолет с большим радиусом действия и оптимизированным подъемным несущим винтом»). Комбинированные вертолеты имеют фюзеляж с расположенными на нем крыльями, не менее одного тягового воздушного винта, один несущий винт, хвостовое оперение, силовую установку. Силовая установка с хотя бы одним двигателем приводит во вращение несущий винт и воздушные винты посредством трансмиссии. Фюзеляж снабжен стабилизирующими поверхностями в хвостовой части.
Недостатком устройств является постоянная механическая связь, через трансмиссию, несущего винта и воздушного винта с силовой установкой, что приводит к повышенному расходу топлива, а открытые рабочие части воздушных винтов являются травмоопасными.
Наиболее близким аналогом заявляемому техническому решению является полезная модель RU 110 715, 2011 «Скоростной комбинированный вертолет».
Скоростной комбинированный вертолет содержит фюзеляж с крылом, состоящим из правой и левой консолей и хвостовой балкой, несущий и рулевой винты и, силовую установку, топливную систему и систему управления силовой установкой, а также установленные на консолях крыла левый и правый двигатели с воздушными винтами или левый и правый реактивные, турбореактивные или турбовентиляторные двигатели. Каждый двигатель подсоединен к топливной системе и к системе управления силовой установкой. Консоли крыла установлены относительно фюзеляжа с помощью поворотно-разъемных узлов и с возможностью демонтажа консолей или их поворота на стоянке, а также с возможностью поворота и аварийного сброса в полете.
Недостатком прототипа является питание тяговых двигателей от топливной системы, что приводит к повышенному расходу топлива, а открытые рабочие части воздушных винтов, в том числе рулевого винта являются травмоопасными.
Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение безопасности эксплуатации и снижение расхода топлива.
Техническая задача решена благодаря тому, что скоростной комбинированный вертолет (винтокрыл), имеющий несущую систему, состоящую из соосного несущего винта и фюзеляжа с горизонтальным и вертикальным оперением с управляемыми поверхностями, снабженного крылом оборудованным элеронами, обеспечивающим разгрузку соосного несущего винта, гибридную силовую установку, состоящую из трансмиссии (редукторов и валов), не менее чем одного двигателя и генератора, и оборудованный не менее чем двумя электрическими двигателями обеспечивающими создание пропульсивной тяги не менее чем двумя воздушными винтами на всех эксплуатационных режимах полета, при этом воздушные винты расположены на концах крыла и заключены в профилированные кольцевые обтекатели с возможностью регулирования скорости вращения.
Применение электрических двигателей в качестве тяговых, позволяет понизить расход топлива относительно прототипа, вследствие наличия возможности регулировки скорости вращения воздушных винтов в зависимости от режима полета, что позволяет выбрать оптимальную скорость вращения на каждом режиме полета, в том числе, предусмотрена полная остановка воздушных винтов (например, на режиме висения) без необходимости дополнительного запуска (остановки) двигателя.
Выполнение воздушных винтов в профилированных кольцевых обтекателях позволяет уменьшить их габариты и травмоопасность по сравнению с движителями с открытой рабочей частью. Кроме того, подача электрической мощности на воздушные винты позволяет не только регулировать их скорость вращения, но и многократно дублировать систему подвода мощности, что повышает эксплуатационную безопасность.
Крыло оборудованное элеронами позволяет разгружать соосный несущий винт во время полета. Элероны дополнительно создают управляющие моменты по углам крена. На режиме висения, элероны отклонены перпендикулярно вниз от плоскости крыла для уменьшения площади обдува соосным несущим винтом, что уменьшает расход топлива.
Воздушные винты заключенные в профилированные кольцевые обтекатели и размещенные на концах крыла, позволяют обеспечить отклонение элеронов перпендикулярно от плоскости крыла на режиме висения и увеличить эффективную площадь крыла на горизонтальных режимах полета, вследствие уменьшения влияния перетекания набегающего потока в концевой части крыла (с нижней поверхности крыла на верхнюю поверхность крыла), что позволяет уменьшить расход топлива.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где:
Фиг. 1 - Общий вид скоростного комбинированного вертолета (винтокрыла);
Фиг. 2 - Три проекции скоростного комбинированного вертолета (винтокрыла);
Предлагаемая полезная модель скоростного комбинированного вертолета (винтокрыла) содержит: соосный несущий винт 1, фюзеляж 2, с горизонтальным 3 и вертикальным оперением 4 с управляемыми поверхностями 5, снабженного крылом 6 оборудованным элеронами 7, гибридную силовую установку 8, не менее чем два электрических двигателями 9 подающих мощность на воздушные винты 10, профилированные кольцевые обтекатели 11.
Предлагаемая полезная модель скоростного комбинированного вертолета (винтокрыла) функционирует следующим образом.
Взлет скоростного комбинированного вертолета (винтокрыла) осуществляется вертикально, с использованием соосного несущего винта 1. Для обеспечения вертикального взлета гибридная силовая установка 8 подает необходимую мощность на соосный несущий винт 1 винтокрыла через трансмиссию. При этом тяга воздушных винтов 10 отсутствует. Элероны 7 крыла 6 отклонены вертикально вниз.
После вертикального взлета и висения на заданной высоте осуществляется переход в горизонтальный полет. Для этого летчик увеличивает тягу воздушных винтов 10, при сохранении тяги соосного несущего винта 1 постоянной, предварительно переведя элероны 7 крыла в горизонтальное положение.
Разгон скоростного комбинированного вертолета (винтокрыла) осуществляется с близким к нулю углом тангажа. Вследствие этого, с ростом скорости полета растет подъемная сила крыла 6, а подъемная сила и потребная мощность соосного несущего винта 1 уменьшается. Вследствие роста скорости полета, автоматически уменьшается подача мощности на соосный несущий винт 1 от комбинированной силовой установки 8. Максимальная скорость горизонтального полета скоростного комбинированного вертолета (винтокрыла) достигается при максимальной тяге воздушных винтов 10.
После выполнения задания, осуществляется торможение скоростного комбинированного вертолета (винтокрыла) до зависания с уменьшением пропульсивной тяги воздушных винтов 10 до нуля, совместно с соответствующим увеличением подачи мощности на соосный несущий винт 1 от комбинированной силовой установки 8. Элероны 7 крыла 6 отклоняются вертикально вниз. Посадка выполняется вертикально.