УПРАВЛЯЕМЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ

Предлагаемое техническое решение относится к области авиации.
Известны летательные аппараты вертикального взлета и посадки, включающие планер, силовую установку, средства контроля и управления, совокупность винтов, характеризующиеся тем, что винты, обеспечивающие управления летательным аппаратом, расположены на консолях. В качестве примера такого летательного аппарата - ближайшего аналога предлагаемого технического решения может быть выбран патент на изобретение RU 2267445, опубликованный 10.01.2006. Известное из RU 2267445 техническое решение обеспечивает оптимизацию аэродинамических свойств летательного аппарата, однако конструкция предложенного в RU 2267445 летательного аппарата не позволит обеспечить устойчивое управление его полетом и соответственно не обеспечит надежность его использования. В свою очередь предлагаемое техническое решение позволит устранить указанный недостаток и обеспечит надежное и устойчивое управление летательным аппаратом на всех стадиях его полета.
Указанный технический результат достигается при использовании управляемого летательного аппарат, включающего планер, силовую установку, средства контроля и управления, совокупность винтов, расположенных на консолях. В отличие от известного решения предложенный управляемый летательный аппарат включает главный двигатель, по меньшей мере, один несущий винт с приводом от главного двигателя, а также, по меньшей мере, два винта стабилизации и управления, расположенных на консолях, с приводом от вспомогательных двигателей. Винты стабилизации и управления могут быть расположены, как симметрично, так и ассиметрично относительно несущего винта. Может быть использован несущий винт с соосной схемой расположения лопастей, с перекрытием перекрещивающихся лопастей, или же несущий винт, характерный для одновинтовой схемы. Главный двигатель и вспомогательные двигатели могут быть выбраны из перечня, включающего электрический двигатель, двигатель внутреннего сгорания, двигатель внешнего сгорания, двигатель с инерционным и/или механическим приводом, двигатель с гидравлическим и/или пневматическим приводом.
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами.
Фиг.1 - Поперечный разрез компоновки летательного аппарата.
Фиг.2 - Компоновка летательного аппарата с симметричным расположением винтов стабилизации и управления.
Фиг.3 - Компоновка летательного аппарата с асимметричным расположением винтов стабилизации и управления.
Предложенный летательный аппарат (фиг.1) включает: планер, силовую установку, средства контроля и управления, совокупность винтов, расположенных на консолях. Основой силовой установки является главный двигатель 8, обеспечивающий привод во вращение одного или нескольких несущих винтов с пропеллерами 6. В качестве главного двигателя 8 может быть использован: электрический двигатель, двигатель внутреннего сгорания, двигатель внешнего сгорания, двигатель с инерционным и/или механическим приводом, двигатель с гидравлическим и/или пневматическим приводом, с преимущественным использованием двигателей внешнего сгорания. Также могут быть использованы различные схемы расположения пропеллеров 6 несущего винта: несущий винт с соосной схемой расположения лопастей, с перекрытием перекрещивающихся лопастей, или же несущий винт, характерный для одновинтовой «классической» схемы.
Для обеспечения качества управления полетом летательного аппарата помимо главного двигателя 8 силовой установки летательный аппарат оборудован несколькими вспомогательными двигателями, которые обеспечивают привод соответствующих каждому вспомогательному двигателю 1 винтов стабилизации и управления 2, расположенных на консолях (штангах) 7. Может быть предусмотрено, как симметричное (фиг.2), так и асимметричное (фиг.3) расположение блоков двигателей 1 и винтов стабилизации управления 2 относительно несущего винта 6 (оси симметрии несущего винта 6). То есть, блоки двигателей 1 и винтов стабилизации управления 2 вынесены на некоторое расстояние относительно конструкции планера. В качестве вспомогательных двигателей 1 также могут быть использованы перечисленные выше типы двигателей, с преимущественным использованием электрических двигателей. Ассиметричную схему с минимальным количеством вспомогательных двигателей 1 и пропеллеров винтов 2 целесообразно использовать для смещения центра масс аппарата из-под несущего винта 6 для того, чтобы полезная нагрузка не находилась под потоком воздуха, тем самым уменьшая тягу аппарата. К тому же подобная конструкция уменьшает количество элементов конструкции летательного аппарата, что, в свою очередь, уменьшает его стоимость.
Более подробно конструкцию предложенного двигателя можно описать на примере летательного аппарата с соосной схемой вращения винтов. Вал главного двигателя 8 соединен с редуктором 10 через муфту 9. Редуктор 10 имеет три выходных вала, к одному из которых подсоединен электрический генератор 11, используемый для подзарядки аккумуляторов, обеспечивающих работу электроники и электродвигателей, а к двум другим - два соосно расположенных пропеллера 6 винта, вращающиеся в противоположные стороны для компенсации момента. Расположенные в условном «центре» соосно расположенные пропеллеры 6 несущего винта обеспечивают создание подъемной силы. В свою очередь, вспомогательные двигатели 1, приводя в движение расположенные на консолях (штангах) 7 пропеллеры винтов стабилизации и управления 2, обеспечивают стабилизацию аппарата и позволяют управлять им. Электронный блок управления 4 с совокупностью необходимых датчиков, обеспечивает прием и обработку управляющих сигналов, с выхода 5 блока управления 4 по проводам 3 передаются управляющие воздействия на двигатели 1 (очевидно, что в данном случае приведен пример использования электрических двигателей 1 для привода в движение пропеллеров винтов стабилизации и управления 2). Для управления вращением пропеллеров винтов стабилизации и управления 2 может быть использовано изменение скорости вращения этих винтов и/или изменение их шага. Аналогичным образом может быть организовано управление несущим винтом 6, например, используются пропеллеры с изменяемым шагом в электродвигателях и система изменения шага 12. Для движения по вертикальной оси необходимо изменить шаг несущего винта и/или увеличить его обороты. Для движения по горизонтальной оси требуется наклонить аппарат, то для этого изменяется тяга вспомогательного двигателя 1 путем изменения его частоты вращения и/или шага.
Конструкция предложенного летательного аппарата коренным образом отличается от «классического» вертолета отсутствием сложной системы перекоса для управления и стабилизации. От мультироторных платформ конструкция предложенного летательного аппарата отличается тем, что во-первых использует предложенную гибридную схему, то есть тем, что консольно расположенные блоки двигателей 1 и винтов стабилизации управления 2 не являются несущими, а используются для позиционирования летательного аппарата, что позволяет исключить сложные электромеханические схемы управления полетом.
Таким образом, предложен летательный аппарат надежный в управлении на всех стадиях полета.