ВЕРТОЛЕТ V-ОБРАЗНОЙ СХЕМЫ ДВУХВИНТОВОЙ ПОВОРОТНОЙ

Предлагаемое техническое решение относится к области авиации, в частности, к вертолетостроению и направлено на создание легких многоцелевых вертолетов повышенной устойчивости.
Известен вертолет по патенту RU 2351505 С2 В64С 27/08 от 17.05.2007 г., содержащий фюзеляж, несущие винты и два дополнительных винта, плоскости вращения которых пересекают плоскость вращения несущих винтов, при этом передаточное отношение редукции между двумя дополнительными винтами и несущими винтами выбрано с учетом числа лопастей несущего винта и числа лопастей дополнительного винта. Недостаток:
сложно, громоздко, увеличивает вес вертолета. Известен вертолет по патенту RU 2364550 С2 В64С 27/04 от 28.03.2007 г., который содержит каркас, винтомоторную установку, которая крепится к базовой конструкции с возможностью кругового наклона на требуемый угол относительно вертикальной оси вертолета, соосные винты имеют жесткое крепление лопастей с автоматической авторотацией от центробежной силы, лопасти винтов моно- или решетчато-щелевые, по длине цельные или складные. Недостаток: низкая скорость, недостаточная устойчивость встречным порывам ветра, низкая грузоподъемность.
Известен вертолет по заявке на изобретение RU 2008149681 А В64С 27/04 от 16.12,2008 г., состоящий из фюзеляжа, несущих и управляющего винтов, оперения, шасси и силовой установки, у которого в задней части фюзеляжа или хвостовой балки размещена насадка, в которой размещен ускоритель потока воздуха, состоящий из двух сопел на одной оси, при этом одно сопло соосно введено в следующее по ходу движения воздуха сопло с образованием между соплами полости, причем одна полость сообщена с устройствами подачи и отсоса воздуха, а ускорители потока воздуха размещены симметрично продольной центральной оси вертолета. Недостаток: стремление повысить скорость не обеспечивает одновременной устойчивости вертолета при штормовых порывах ветра, повышение скорости сомнительно при встречном ветре, сложность конструкции, повышение веса вертолета, кроме того конфигурация вертолета, его габариты и архитектура достаточно громоздка и не отвечает критериям мобильности для его транспортировки.
Прототипом является вертолет по патенту RU 56331 U1 B64C 27/10 от 20.03.2006 г., содержащий фюзеляж преимущественно балочно-рамной конструкции, к которому закреплены двигатель, редуктор с соосными валами взаимопротивоположного вращения со смонтированными на них несущими винтами, топливный бак, расположенный в центре массы вертолета, шасси, сидение и органы управления, последний выполнен с возможностью использования его как в пилотируемом, так и в беспилотном вариантах, для чего в конструкции рамы, преимущественно ее носовой части, применены сменные элементы, формирующие внешние обводы, а сидение и органы управления выполнены съемными, при этом редуктор с соосными валами оснащен смонтированными на нем и кинематически взаимосвязанными между собой рычажно-вращательными устройствами управления углами установки лопастей несущих винтов и взаимодействующих с упомянутыми устройствами электромеханическими рулевыми приводами. Прототип имеет целью повышение устойчивости вертолета за счет взаимопротивоположного вращения несущих винтов, однако недостатком является низкая скорость, низкая грузоподъемность, большие размеры лопастей, увеличивающие время подготовки к вылету, недостаточная маневренность.
Задача, которую решает заявляемая полезная модель, заключается в улучшении полетных характеристик вертолета: повышении устойчивости к штормовым порывам с одновременным увеличением маневренности и скорости.
Для решения данной задачи предлагается вертолет V-образной двухвинтовой поворотной схемы с расположенными под углом друг к другу в одной вертикальной плоскости валами (3, 4) винтов, имеющими общий редуктор (8), который обеспечивает асинхронное разно-направленное с одинаковым числом оборотов вращение лопастей винтов. Схема предусматривает две лопасти на каждом валу винта. Лопасти винтов при монтаже устанавливаются строго перпендикулярно относительно одна к другой на осях винтов (фиг.3). Такая установка штанг лопастей позволяет проходить при вращении вероятные точки соприкосновения попеременно, не соприкасаясь.
Устройство редуктора имеет два исходящих вала (3, 4) на обе оси винтов и один к двигателю (9). Валы редуктора совпадают с осями винтов и так же устроены под углом.
Такое устройство позволяет управлять воздушным потоком от лопастей винтов по горизонтали абсолютно, по вертикали хотя и незначительно, но достаточно.
В послеполетное время при приземлении проводится фиксация лопастей. После остановки двигательной установки взаимное положение лопастей может быть различным. Для придания лопастям винтов параллельности между собой и продольной осью фюзеляжа, вначале довести с помощью механизма управления параллельность лопастей относительно друг друга, а это при встречных вращениях два положения, а затем провернуть весь механизм. В фиксированном нерабочем состоянии лопасти одна поднята вверх, другая опущена вниз, в таком положении габариты вертолета ограничены только размахом лопастей по оси фюзеляжа. Управление производится с помощью электродвигателя (7).
Технический результат: устойчивость в полете, увеличение скорости и повышение маневренности вертолета.
Технический результат достигается за счет того, что вертолет V-образной двухвинтовой поворотной схемы с расположенными под углом к друг другу в одной плоскости по вертикали валами винтов, содержит редуктор с двумя валами взаимопротивоположного вращения со смонтированными на них несущими винтами; при этом редуктор, обеспечивает асинхронное разнонаправленное с одинаковым числом оборотов вращение лопастей винтов, как минимум две лопасти на каждой оси винта, закрепленные на жестких штангах, установленных строго перпендикулярно относительно одна к другой на осях винтов; редуктор имеет два исходящих вала на оси винтов и один к двигателю, валы являются осями винтов и установлены под углом, при этом редуктор встроен в усеченную полость шара и крепится в ней, шар в свою очередь помещен в подобную полость корпуса фюзеляжа. Управление механизмом осуществляется электродвигателем. Возможно использование известного автомата перекоса разного типа (например, С.Ю.Есаулов, О.П.Бажов, И.С.Дмитриев. Вертолет как объект управления. Москва, «Машиностроение», 1977 г., стр.83-86: несущий винт типа Белл, стр.86-88: несущий винт типа Хиллер), расположенного на валу каждого винта. При монтаже лопасти на валу каждого винта устанавливают строго под углом 90 градусов относительно одна к другой (фиг.3).
Таким образом, вертолет V-образной двухвинтовой поворотной схемы, содержащий редуктор с двумя валами взаимопротивоположного вращения со смонтированными на них несущими винтами, отличается выполнением расположенными под углом друг к другу в одной плоскости по вертикали валами винтов, при этом редуктор обеспечивает асинхронное разнонаправленное с одинаковым числом оборотов вращение лопастей винтов; редуктор имеет два исходящих вала совпадающих с осями винтов и один входящий вал к двигателю, валы совпадают с осями винтов и установлены под углом друг к другу.
Техническое решение полезной модели поясняется изображениями на фиг.1-3.
Фиг.1 - скелетная механическая схема управляемости во всех положениях, где 1, 2 - автомат перекоса (графически не показано);
3, 4 - валы винтов;
5 - шестерня двигателя;
6 - шестерня (фрагмент) редуктора;
7 - электродвигатель привода поворота редуктора;
8 - редуктор;
9 - вал отбора мощности;
фиг.2 - редуктор с лопастями, общий вид;
фиг.3 - установочно-монтажная схема (вид сбоку, вид сверху):
а) рабочая схема расположения лопастей;
б) схема расположения лопастей при монтаже.
Пример применения: вертолетная схема работает следующим образом. При вращении лопасти одного винта создается воздушный поток, при вращении двух винтов эти потоки суммируются, что приводит к увеличению скорости, а так как они располагаются в разных плоскостях, то это повышает устойчивость вертолета к штормовым порывам, делает возможным эффективное управление при встречном ветре, повышает маневренность. Управление механизмом осуществляется с помощью электродвигателя. Устройство по заявляемой схеме позволяет управлять воздушным потоком от лопастей винтов по горизонтали абсолютно, по вертикали хотя и незначительно, но достаточно.
Фиксация штанг лопастей производится следующим образом: для придания лопастям винтов параллельности между собой и продольной осью фюзеляжа с помощью механизма управления устанавливают параллельность лопастей между собой, а затем проворачивают весь механизм; т.о. в фиксированном нерабочем состоянии лопасти одна направлена вверх, другая вниз (фиг.2), что существенно повышает компактность вертолета, уменьшая габариты, ограниченные размахом лопастей по оси фюзеляжа. При этом вертолет V-образной двухвинтовой поворотной схемы всегда готов к эксплуатации, что позволяет создать конфигурацию вертолета, чьи габариты и архитектура отвечают критериям мобильности, в том числе для его транспортировки и хранения.