ВЕРТОЛЁТ
HELICOPTER

Изобретение относится к области моделирования вертолетов с многолопастными несущими винтами.
Известен вертолет, содержащий корпус, кабину управления, грузопассажирский салон, двигатель несущего винта, винт компенсации вращающего момента, маршевый двигатель, шасси [1]. В известном вертолете часть воздушного потока, создаваемого несущим винтом, направлена на корпус, кабину управления и хвостовой участок, при этом снижается подъемная сила, ограничиваются взлетный вес и вместимость машины.
Задача изобретения заключается в увеличении подъемной силы несущего винта, взлетного веса и вместимости корпуса машины.
Технический результат решения поставленной задачи достигается тем, что в вертолете, содержащем корпус, кабину управления, грузопассажирский салон, двигатель несущего винта, винт компенсации вращающего момента, маршевый двигатель, шасси, несущий винт расположен по окружности корпуса и выполнен в виде обода, снабженного лопастями, имеющего сверху и снизу по замкнутой канавке полукруглого профиля, а к стенке корпуса по окружности прикреплены на одинаковом расстоянии один от другого держатели обода с установленными в них шарами, контактирующими с канавками, причем по внутреннему радиусу обода установлена деталь привода вращения несущего винта. Снизу к корпусу прикреплена гондола, на одном конце которой расположена кабина управления, а на другом - маршевые двигатели. Сверху на корпусе напротив маршевых двигателей установлено самолетное хвостовое оперение с расположенным в его киле винтом компенсации вращающего момента. Деталь привода несущего винта выполнена в виде закольцованного ротора линейного электродвигателя при неподвижном статоре. Сверху и/или снизу в стенке корпуса выполнен люк.
На фиг. 1-4 изображены, соответственно, виды вертолета сбоку, спереди, сверху, сзади; на фиг. 5 изображен фрагмент обода, вид сверху; на фиг. 6 показано сечение фиг. 5 по А-А; на фиг. 7 изображена схема качения шаров по канавкам обода; на фиг. 8 показана схема размещения линейного электродвигателя в корпусе вертолета.
Вертолет содержит корпус 1, имеющий, например, форму диска (фиг. 1-4), кабину 2 управления, грузопассажирский салон 3, несущий винт 4 по меньшей мере, один двигатель 5 несущего винта, винт 6 компенсации вращающего момента, маршевые двигатели 7, шасси 8. Корпус состоит из скрепленных верхней 9 и нижней 10 частей с образованием полости 11. В полости корпуса может быть расположен, по меньшей мере, один грузопассажирский салон. На верхней части корпуса установлено самолетное хвостовое оперение 12 с расположенным в его киле 13 винтом компенсации вращающего момента. В стенке 14 верхней части корпуса могут быть расположены иллюминаторы 15 и люк 16. По меньшей мере, один люк может быть выполнен и в стенке нижней части корпуса. К нижней части корпуса прикреплены колесное шасси и гондола 17, на одном конце которой расположена кабина управления, а на другом - откидная дверца 18 для перемещения пассажиров и грузов. В нижней части корпуса и гондоле могут быть установлены иллюминаторы. К стенкам гондолы по обе стороны от дверцы прикреплены маршевые двигатели (воздушно-реактивные, поршневые или иные). Маршевые двигатели расположены напротив и ниже хвостового оперения. Число маршевых двигателей - четное (например, два, четыре).
Между верхней и нижней частями корпуса по окружности установлен несущий винт, имеющий возможность вращения с переменной скоростью. Несущий винт выполнен в виде обода 19 (фиг. 5-7), лежащего в горизонтальной (или почти горизонтальной) плоскости с прикрепленными к нему с внешней стороны лопастями 20. Свободный конец лопасти многолопастного несущего винта может иметь изгиб вверх. Обод имеет сверху и снизу замкнутые кольцевой формы канавки 21 полукруглого профиля. К ободу по внутреннему радиусу прикреплена (установлена) деталь 22 привода 23 вращения несущего винта.
К стенкам верхней и нижней частей корпуса по окружности прикреплены на одинаковом расстоянии один от другого держатели 24 обода, имеющие сферической формы выемки 25 на торце регулировочного винта 26. В выемках размещены шары 27, контактирующие с канавками на ободе. Шары установлены с возможностью свободного качения по канавкам. Регулировочные винты имеют резьбу 28 и возможность поворота. На внутренней стороне корпуса установлен прикрепленный по окружности к стенкам верхней и нижней его частей разъемный (скрепляемый, например, болтами) кольцевой формы кожух 29. Кожух наклонными распорками 30 прикреплен к вертикальным стенкам верхней и нижней частей корпуса с образованием жесткой конструкции.
Расположенная в кожухе и прикрепленная к ободу деталь привода несущего винта выполнена в виде свернутого в кольцо алюминиевого бруса, выполняющего функцию ротора линейного электродвигателя 31 при неподвижном статоре (статорной обмотке) 32, соединенном электрическим кабелем 33 с генератором (не показан) переменного электрического тока, расположенным в полости в нижней части корпуса. Для исключения попадания в кожух атмосферных осадков, на неподвижной вертикальной стенке верхней части корпуса и на вращающемся ободе закреплены кольцевой формы эластичные шторки 34.
Модель, экспериментальный образец вертолета (фиг. 1-4), изготавливают, выполняя следующие операции.
1. Корпус 1, состоящий из верхней 9 и нижней 10 частей, изготавливают из листового материала в виде легкого жесткого полого диска. Эквивалентным техническим решением является выполнение корпуса шарообразным. На верхней части корпуса устанавливают самолетное хвостовое оперение 12 с расположенным в его киле 13 винтом компенсации вращающего момента. В стенке 14 верхней части корпуса устраивают люк 16. Люк может быть использован, например, для приема крупногабаритных грузов или для выброса парашютной системы. К нижней части корпуса прикрепляют колесное шасси 8 и гондолу 17. Шасси выполняют неубираемым. На одном конце гондолы располагают кабину 2 управления, а на другом конце - откидную дверцу 18 для перемещения пассажиров и грузов и, по меньшей мере, два маршевых, например, турбореактивных двигателя 7. В полости 11 корпуса устраивают кольцевой формы салон (салоны) 3 для размещения пассажиров. В стенках (вертикальных, наклонных) верхней и нижней частей корпуса и стенках гондолы устанавливают иллюминаторы 15.
2. Несущий винт 4 выполняют легким с возможностью вращения в горизонтальной плоскости. Обод 19 несущего винта изготавливают (например, методом точного литья с финишной обработкой на карусельных токарных станках) из сплавов титана, алюминия, магния, возможно - из пластмассы. На ободе сверху и снизу выполняют по замкнутой канавке 21 полукруглого профиля. К ободу по внутреннему радиусу прикрепляют деталь 22 привода 23 вращения несущего винта, изготовленную в виде свернутого в кольцо алюминиевого бруса. Лопасти несущего винта изготавливают из легкого и прочного листового материала, например, методом штамповки. Лопасти прикрепляют (привинчивают, приваривают) к ободу (фиг. 5 и 6).
3. Методом литья, например, из алюминиевого сплава, пластмассы изготавливают держатели 24 обода, имеющие сферической формы выемки 25 на торце регулировочного винта 26. Держатели прикрепляют к стенкам верхней и нижней частей корпуса так, чтобы между ними располагался обод несущего винта. В выемках размещают изготовленные, например, из графита, прочной пластмассы, шары 27, контактирующие с канавками на ободе. Регулировочные винты имеют резьбу 28 и возможность поворота для установки шаров и их свободного качения по канавкам (фиг. 7).
4. Из листового материала изготавливают разъемный кольцевой формы кожух 29, прикрепляют (приваривают) его к стенкам верхней и нижней частей корпуса. Для исключения деформации кожуха и придания жесткости его наклонными распорками 30 прикрепляют к вертикальным стенкам верхней и нижней частей корпуса. Расположенная в кожухе и прикрепленная к ободу деталь привода несущего винта выполняет функцию ротора линейного электродвигателя 31 (фиг. 8) при неподвижном статоре (статорной обмотке) 32, соединенном электрическим кабелем 33 с генератором (не показан) переменного электрического тока. Работу генератора может обеспечивать двигатель внутреннего сгорания. Для исключения попадания в кожух пыли, воды, снега, на неподвижной вертикальной стенке верхней части корпуса и на вращающемся ободе закрепляют кольцевой формы эластичные шторки 34, изготовленные, например, из кожи или фетра.
Вертолет (модель, экспериментальный образец) выводят на вертолетную площадку, используя колесное шасси. Через откидную дверцу производят загрузку салона, освещаемого в светлое время суток естественным светом через иллюминаторы в стенках корпуса и гондолы. После чего из кабины управления включают приводы несущего винта и винта компенсации момента вращения. При подаче электрического тока на обмотку статора линейного электродвигателя в роторе наводятся вихревые токи, возникают электромагнитные силы, которые приводят ротор и соединенный с ним обод несущего винта в движение. При вращении несущего винта по периметру корпуса возникает кольцевой формы воздушный поток, создаваемый лопастями. Такой воздушный поток не встречает препятствий на своем пути. Загнутые вверх концы лопастей обеспечивают дополнительный отбор воздуха с верхней части корпуса, что увеличивает подъемную силу несущего винта и, следовательно, взлетный вес машины. После набора вертолетом заданной высоты включают маршевые двигатели. Операции по снижению и посадке вертолета производят в обратном порядке. Корректировку маршрута движения вертолета, его положение в воздухе осуществляют, используя рули направления и высоты хвостового оперения.
Такое выполнение вертолета увеличивает подъемную силу несущего винта, взлетный вес и вместимость корпуса машины.
Источник информации
1. Политехнический словарь. Гл. ред. И.И. Артоболевский. - М.: Советская энциклопедия, 1976. - С. 67 (рисунок сверху), 73 (рисунки снизу).