ГИДРОПРИВОД ВИНТОВОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к области авиации, а именно к трансмиссии многовинтового летательного аппарата.
Из существующего уровня техники известны мультироторные летательные аппараты, в которых несущие винты приводятся в движение электродвигателями, питающимися от аккумуляторных батарей.
Недостатками аналогов является низкая удельная энергоемкость аккумуляторных батарей и низкая удельная мощность электродвигателей, что существенно ограничивает длительность полета и максимальную полезную нагрузку.
Известен многовинтовой летательный аппарат (патент RU 2715823 C1, В64С 29/00, опубл. 03.03.2020), который использует гибридную силовую установку. В подобных аппаратах электрическая энергия для электродвигателей вырабатывается генератором.
Недостатком аналога является большая масса электрического привода высокой мощности.
Известны также устройства, в которых каждый несущий винт приводится во вращение отдельным двигателем внутреннего сгорания.
Недостатком такой компоновки является трудность обеспечения стабильного полета, так как для управления многовинтовым летательным аппаратом необходимо точно управлять оборотами каждого винта.
Известно техническое решение (патент JP 2017154654 A, В64С 27/12, опубл. 07.09.2017), в котором энергия от одного двигателя передается на несколько воздушных винтов с помощью механического привода.
Недостатками такого решения являются большая масса привода и необходимость использования дополнительных устройств для изменения положения летательного аппарата в пространстве.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является гидравлический привод несущих винтов с фиксированным шагом лопастей многовинтового летательного аппарата (патент на полезную модель RU 181367 U1, В64С 27/12, опубл. 11.07.2018). Каждый независимый контур привода содержит насосную станцию, включающую основной регулируемый насос и нерегулируемый насос подпитки с блоком обратно-предохранительных и редукционного клапанов, исполнительный гидромотор, приводящий во вращение соответствующий ему воздушный винт, напорные и сливные гидролинии.
Недостатками ближайшего аналога являются увеличение массы летательного аппарата, снижение надежности и уменьшение дальности полета, обусловленные наличием четырех регулируемых насосов в гидросистеме с индивидуальными фильтрами.
Задача полезной модели - повышение надежности гидравлического привода, за счет использования объемного гидравлического привода для привода нескольких воздушных винтов от одного маршевого двигателя.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является улучшение массогабаритных характеристик привода несущих винтов многовинтового летательного аппарата.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в приводе, содержащем насосную станцию, включающую основной регулируемый насос и насос подпитки с блоком обратно-предохранительных и редукционного клапанов, четыре регулируемых гидромотора, каждый из которых приводит во вращение соответствующий ему воздушный винт, напорные и сливные гидролинии, согласно полезной модели основной регулируемый насос соединен с входами каждого из четырех исполнительных гидравлических моторов с возможностью регулирования их рабочего объема электрогидравлическими пропорциональными регуляторами.
Таким образом, при изменении характерного рабочего объема основного насоса (подачи рабочей жидкости) осуществляется управление тягой летательного аппарата, а при изменении характерного рабочего объема гидромоторов (частоты вращения) осуществляется изменение положения летательного аппарата по тангажу, крену и курсу.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена схема гидравлическая принципиальная.
Гидропривод винтового летательного аппарата содержит насосную станцию и четыре гидродвигателя. В состав насосной станции входят: основной регулируемый насос 1, предохранительный клапан 2, нерегулируемый насос подпитки 3 с обратным клапаном 4 и переливным клапаном 5, редукционный клапан 6, бак 7 и фильтр 8. Гидродвигатели -регулируемые гидромоторы 9. Гидравлические машины регулируются электрогидравлическими пропорциональными регуляторами 10 и 11. Основной регулируемый насос 1, соединенный с предохранительным клапаном 2 посредством напорных гидролиний и связанный общим валом или через коробку отбора мощности с насосом подпитки 3, который соединен гидролиниями с обратным клапаном 4, переливным клапаном 5, редукционным клапаном 6, баком 7, фильтром 8, контурами гидравлических моторов 9 (входы которых соединены с основным регулируемым насосом 1 посредством сливных и напорных гидролиний) и распределителями электрогидравлических пропорциональных регуляторов 10 и 11.
Гидропривод винтового летательного аппарата работает следующим образом. Рабочая жидкость из гидробака 7 подается насосом 1 к гидромоторам 9. Регулирование подачи насоса 1 осуществляется электрогидравлическим регулятором 10. Каждый гидромотор 9 имеет возможность дистанционно изменять характерный рабочий объем (частоту вращения ротора гидромотора, а значит и частоту вращения несущего винта летательного аппарата).
Насос подпитки 3 обеспечивает с помощью редукционного клапана 6 требуемое давление управления к регуляторам гидромашин 10 и 11, а также компенсируем утечки в гидромашинах и устранят возможные кавитационные процессы в системе.
При отсутствии сигналов управления пружины пропорциональных распределителей 10 и 11 соединяют рабочие камеры управляющих цилиндров регуляторов гидромашин со сливом, а поршни цилиндров выводят гидромашины на минимальную (нулевую) производительность. Гидромоторы 9 имеют минимальный характерный рабочий объем и не вращаются.
При подаче управляющего сигнала на электромагнит распределителя 10, золотник перемещается пропорционально входящему сигналу и рабочая жидкость через редукционный клапан 6 попадает в рабочую полость управляющего цилиндра насоса. Поршень цилиндра, преодолевая силу сопротивления пружины, перемещается, рабочий объем насоса увеличивается пропорционально управляющему сигналу. Рабочая жидкость поступает на вход гидромоторов. При подаче соответствующих заданной программе полета сигналов управления на регуляторы 11 гидромоторы 9 приводятся в движение с заданной частотой вращения.
Управление летательным аппаратом осуществляется следующим образом: оператор задает желаемый вектор движения при помощи пульта управления, далее сигнал передается в полетный контроллер, где с учетом навигационный показаний формируется сигнал на электромагниты пропорциональных распределителей 10 и 11.
Итак, заявляемая полезная модель позволяет повысить надежность гидравлического привода, за счет модернизаций гидравлической трансмиссии многовинтового летательного аппарата большой грузоподъемности, путем использования объемного гидравлического привода для привода нескольких воздушных винтов от одного маршевого двигателя и улучшить массогабаритные характеристики привода несущих винтов многовинтового летательного аппарата.