ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ

Полезная модель относится к летательным аппаратам тяжелее воздуха, а именно к аппаратам вертикального взлета и посадки с одним или несколькими несущими валами, по обоим концам которых расположены роторы.
Известен летательный аппарат, который содержит кабину с посадочно-опорным механизмом, двигатель с взаимодействующими с воздушной средой лопастями и устройство управления (Патент РФ №2033944). Лопасти закреплены на осях, установленных с возможностью поворота в опорах на их краях. Опоры закреплены на радиальных стойках соединенного с двигателем центрального вала. Устройство управления выполнено в виде поворотного по углу и установленного соосно центральному валу копира (кулачкового), на который опираются принудительно с помощью пружин, рычаги осей с лопастями. Несущий вал расположен симметрично относительно кабины, по ее боковым сторонам, выполнен единым и размещен в горизонтальной плоскости.
Недостатком известной конструкции являются большие динамические и аэродинамические нагрузки, ввиду неравномерного вращения несущих лопастей, обусловленных формой кулачкового механизма. Наличие прижимных пружин, снижает надежность работы механизма и увеличивает вес последнего. Отсутствует возможность «Качания» наклона оси несущего вала вместе с его рамой относительно несущей рамы для движения аппарата влево и вправо. Недостатком является также невозможность использования одного несущего вала для летательного аппарата. Высокое расположение центра тяжести относительно несущих валов не обеспечивает надежной устойчивости аппарата в полете.
Задача полезной модели: увеличение надежности и управляемости летательного аппарата, путем замены кулачкового механизма управления лопастями передаточным механизмом с передаточным числом 1:2 и возможностью изменения наклона оси вращения роторов влево и вправо для изменения движения аппарата вбок.
Техническим результатом является снижение динамических нагрузок на элементы привода роторов лопастей, обеспечение надежной устойчивости летательного аппарата, а также улучшение управляемости и маневренности.
Сущность полезной модели состоит в том, что летательный аппарат состоит из корпуса аппарата с приводным двигателем, соединенным силовым валом через промежуточный вал с несущим валом, на концах которого, расположены роторы, вращающиеся вместе с несущим валом.
Роторы имеют плоские несущие лопасти, вращающиеся вокруг своих осей, посредством трансмиссии (выполненной с помощью шестеренчатой передачи, цепной, зубчато-ременной) с передаточным отношением 1:2 от управляющей шестерни к шестерне привода лопасти. Управляющие шестерни поворачиваются только на угол, определяемый органом управления, промежуточные шестерни обкатываются вокруг управляемых шестерен, передавая вращение на оси вращения несущих лопастей (планетарная передача). Несущие лопасти ротора (их несколько штук в роторе) повторяют положение друг друга, следуя одна за другой по окружности вращения ротора. Режим работы несущих лопастей ротора - закритические углы атаки с изменением их от нуля до девяноста градусов и обратно до нуля, в результате чего передние кромки лопастей при вращении ротора, становится попеременно передними и задними, меняясь за каждый оборот ротора. Нагрузка на несущие лопасти изменяется по синусоидальному закону от нуля до максимума.
Роторы выполнены конструктивно одинаково, один левый, другой правый и имеют одинаковую силу тяги, направление силы тяги с помощью органов управления управляется на каждом роторе отдельно.
Плоские лопасти роторов взаимодействуют со средой, изменяя угол атаки от нуля до девяноста градусов и обратно до нуля, следуя друг за другом, повторяя положение предыдущей лопасти. В результате вращения роторов образуется подъемная сила, перпендикулярная оси вращения роторов. Управляющие шестерни расположены соосно несущему валу на подвижной раме. Они находятся в неподвижном состоянии и поворачиваются на некоторый угол органами управления для изменения силы тяги роторов независимо друг от друга. Это позволяет управлять полетом летательного аппарата. От управляющих шестерен, путем обкатывания вокруг них промежуточных шестерен, [трансмиссия может быть выполнена цепной, шестеренчатой (коническая, прямозубая, с промежуточным валом, промежуточными шестернями), зубоременной] вращение передается на оси вращения лопастей. Направление вращения лопастей направлено в противоположную сторону от вращения роторов с соотношением 1:2. Для маневрирования аппарата вбок (влево, вправо) возможно «качание» на некоторый угол рамы несущего вала в шарнирах на раме летательного аппарата с помощью управляющего органа.
В зависимости от сферы применения и компановки предлагаемый летательный аппарат может быть снабжен несколькими несущими валами и дополнительно неподвижными плоскостями для улучшения аэродинамических характеристик.
Несущий вал может поворачиваться, с помощью органа управления, (наклоняться)
(если несколько несущих валов, могут наклоняться все) влево и вправо на некоторый угол и изменять направление силы тяги роторов перпендикулярно оси вращения роторов. Наличие данных органов управления полетом обеспечивают высокую маневренность аппарата (разворот на месте, движение боком, движение назад, снижение, подъем, взлет и посадка). Для аппаратов с одним несущим валом центр тяжести должен быть расположен ниже несущего вала.
На фиг.1 схематично представлен общий вид летательного аппарата с одним несущим валом и двумя роторами, на фиг 2 - вид летательного аппарата сбоку.
Летательный аппарат состоит из корпуса 1, силовой установки 2, силового вала 3, промежуточного вала 4 для передачи вращения от силовой установки 2 к несущему валу 5 привода роторов 6 через конические шестерни 7, 8. По периметру роторов 6 на осях 9 расположены плоские лопасти 10. Оси 9 соединены с несущим валом 5, например, шестеренчатыми передачами (шестерни 11, 12, 13), обеспечивающими передаточное отношение «несущий вал 5 к оси 9 лопасти 10» 1:2. Несущий вал 5 с помощью шарнира 14 связан с органом управления 15, который позволяет наклонять несущий вал 5 на угол α для изменения направления движения летательного аппарата. Несущий вал 5 расположен в раме 16. На раме 16 расположены управляющие шестерни 17, 18. Они жестко соединены с шестернями 11 привода осей 9 в виде блока шестерен, а блоки имеют возможность вращения на раме 16, под воздействием органов управления 19, 20 позволяющими менять направление силы тяги роторов 6 независимо друг от друга. Для улучшения аэродинамических характеристик устанавливаются неподвижные плоскости 21.
Полет летательного аппарата осуществляется следующим образом.
При включении силовой установки 2 вращение через силовой вал 3, промежуточный вал 4 передается на несущий вал 5. Вал 5 вращается вместе с роторами 6. Несущие лопасти 10 роторов 6 через шестерни привода 11, 12, 13 вращаются вокруг своих осей с передаточным отношением 1:2 от управляющей шестерни к шестерне привода лопасти, взаимодействуют со средой, изменяя угол атаки от нуля до девяноста градусов и обратно до нуля, следуя друг за другом, повторяя положение предыдущей лопасти. В результате вращения роторов 6, образуется подъемная сила, перпендикулярная оси 9 вращения роторов 6. Летательный аппарат взлетает и находится над землей, то есть сила тяги роторов направлена вертикально.
Для придания летательному аппарату поступательного движения в воздухе органами управления 19, 20 поворачиваются управляющие шестерни 17, 18 которые поворачивают несущие лопасти ротора 6 на некоторый угол относительно их первоначального положения при взлете. Таким образом, изменяется направление силы тяги роторов 6 и
летательный аппарат приходит в поступательное движение. Управление направлением движения летательного может осуществляться, либо органом управления 15, который через шарнир 14 наклоняет несущий вал 5 на угол α, изменяя направление силы тяги роторов 6, либо органами управления 19, 20 которые могут независимо друг от друга изменять направление силы тяги каждого ротора по отдельности.
Таким образом, изменяя органами управления 15, 19, 20 направление силы тяги лопастей роторов 6, можно изменять направление движения летательного аппарата, то есть, он может перемещаться вперед, назад, влево, вправо и в различных сочетаниях этих направлений, а, изменяя обороты роторов, менять высоту полета или зависания над землей и скорости движения (маневренности).
Кроме этого, расположение роторов 6 по бокам корпуса 1 позволяет при экстренном снижении, например, при отказе силовой установки 2, применить парашютную систему 22, расположенную между роторов и позволяющую совершить летательному аппарату относительно мягкую посадку.
Указанные функции управления аппаратом обеспечивают ему высокую управляемость, скорость, маневренность и безопасность полета относительно других летательных аппаратов.