КОНВЕРТОПЛАН И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КОНВЕРТОПЛАНОМ
CONVERTIPLANE AND CONTROL METHOD OF CONVERTIPLANE

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Эта патентная заявка заявляет о приоритете по отношению к европейской патентной заявке № 17210646.0, поданной 27.12.2017, полное содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к конвертоплану и к сопутствующему способу управления.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Как известно, конвертопланы представляют собой гибридные летательные аппараты с поворотными винтами.
Более подробно, конвертопланы способны избирательно принимать конфигурацию «самолет», в которой винты с соответствующими первыми осями, по существу, располагаются параллельно второй продольной оси конвертоплана, или конфигурацию «вертолет», где винты с соответствующими первыми осями, по существу, располагаются вертикально и поперечно вышеупомянутой второй продольной оси конвертоплана.
Благодаря возможности наклона винтов конвертопланы могут взлетать и приземляться как вертолет, то есть без необходимости во взлетно-посадочной полосе и даже на неровной поверхности, а также без создания уровня шума, несовместимого с городским поселением.
Кроме того, в конфигурации вертолета конвертопланы могут зависать на месте.
Конвертопланы также могут достигать и поддерживать крейсерские скорости около 500 км/ч и высоту полета около 7500 метров, если они находятся в конфигурации самолета.
Эта крейсерская скорость намного выше значения ок. 300 км/ч, определяющего максимальную крейсерскую скорость вертолетов.
Подобным образом, вышеупомянутая высота намного превышает типичную высоту для вертолетов и позволяет конвертопланам в режиме самолета избегать облаков и атмосферных помех, характерных для более низких высот.
Известные типы конвертопланов в основном включают в себя:
- фюзеляж;
- пару полукрыльев, расположенных консольно на соответствующих противоположных сторонах фюзеляжа; и
- пару гондол, в которых размещены соответствующие винты, которые могут наклоняться вместе с соответствующими винтами относительно соответствующего полукрыла вокруг третьей боковой оси, которая ортогональна второй продольной оси и первым осям винтов, когда конвертоплан находится в конфигурации вертолета.
Каждый винт содержит известным образом вал, вращающийся вокруг соответствующей первой оси, и множество лопастей, шарнирно прикрепленных к валу.
В частности, для каждого винта можно определить воображаемый диск винта, который соответствует окружности, описываемой свободными концами лопастей во время их вращения.
Конвертоплан также содержит для каждого винта систему управления общим шагом и циклическим шагом лопастей.
Каждая из вышеупомянутых систем управления предназначена для регулировки величины и направления тяги, создаваемой винтами.
Более конкретно, каждая система управления выполняет две основные функции:
- действие системы управления полетом, известной как «общий шаг», заключается в одновременном изменении угла наклона всех лопастей соответствующего винта, чтобы регулировать величину тяги, создаваемой этим винтом; и
- действие системы управления полетом, известной как «циклический шаг», заключается в индивидуальном и циклическом изменении угла наклона лопастей соответствующего винта во время их вращения вокруг оси вращения вала.
Система управления для каждого винта в основном содержит:
- невращающееся кольцо автомата перекоса, которое закреплено под углом по отношению к первой оси, и которое может свободно перемещаться параллельно первой оси и может колебаться относительно центра вращения вокруг второй оси и третьей оси; и
- вращающееся кольцо автомата перекоса, которое может вращаться вокруг первой оси как единое целое с валом, и может свободно перемещаться параллельно первой оси как единое целое с невращающимся кольцом автомата перекоса, и может колебаться относительно вышеупомянутого центра вращения вокруг второй оси и третьей оси как единое целое с невращающимся кольцом автомата перекоса.
Вращающееся кольцо автомата перекоса соединено с лопастями с помощью соответствующих соединительных тяг, расположенных в эксцентричном положении относительно продольного направления вылета лопастей.
В известном решении, используемом в вертолетах, конвертоплан также содержит для каждого винта:
- первый исполнительный механизм, управляемый системой управления «общим шагом» и функционально соединяющийся с невращающимся кольцом автомата перекоса таким образом, чтобы он перемещался вдоль первой оси и, следовательно, изменял общий шаг лопастей каждого винта; и
- пару вторых исполнительных механизмов, управляемых системой управления «циклическим шагом» и функционально соединяющихся с невращающимся кольцом автомата перекоса, для его наклона относительно центра вращения и вокруг второй и третьей осей, определяя между ними плоскость колебания, и, следовательно, изменяя циклический шаг лопастей каждого винта.
Благодаря управлению циклическим шагом лопастей и тому, что кольцо автомата перекоса может поворачиваться в плоскости, таким образом, можно наклонять диск винта в плоскости, определяемой второй осью и третьей осью, то есть в продольном и поперечном направлении относительно продольного направления движения вперед конвертоплана.
Наклон диска винта позволяет управлять направлением приложения тяги винта.
Например, в вертолетной конфигурации наклон диска винта относительно второй оси вертолета определяет составляющую тяги винта, параллельную первой оси и направленный вперед и назад соответственно.
Аналогичным образом, наклон диска винта относительно третьей оси определяет боковую составляющую тяги винта.
В отрасли осознают необходимость уменьшения габаритных размеров, необходимых для управления изменением шага лопастей каждого винта.
С этой целью было предложено заменить один из вышеупомянутых вторых исполнительных механизмов неподвижной тягой.
Как следствие, вращающиеся и невращающиеся кольца автомата перекоса каждого винта и соответствующий диск винта можно будет наклонять только относительно соответствующей оси и более нельзя будет наклонять в плоскости.
Другими словами, можно направить тягу, создаваемую винтами, только в одном направлении, а не в плоскости.
Снижение гибкости при управлении дисками винтов компенсируется тем фактом, что конвертоплан содержит пару винтов.
Например, маневр конвертоплана в сторону в продольном направлении происходит путем увеличения общего шага одного из винтов и уменьшения общего шага другого винта.
В отрасли осознают необходимость уменьшения габаритных размеров для системы управления шагом лопастей винтов, и в то же время оптимизации наклона дисков винтов как в конфигурации вертолета, так и в конфигурации самолета.
Более конкретно, в отрасли осознают необходимость увеличения статической поперечной устойчивости конвертоплана и ограничения общего угла взмаха лопастей винтов в конфигурации вертолета. Также известно о необходимости повышения статической поперечной устойчивости конвертоплана и ограничения риска помех между лопастями винтов в максимальном положении взмаха и соответствующими полукрыльями, применительно к конфигурации самолета.
В US 9,567,070 и US 2007/0221780 описан известный тип конвертоплана.
В EP-A-2105379 описан конвертоплан согласно преамбуле пункта 1 формулы изобретения.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является создание конвертоплана, который позволит удовлетворить по меньшей мере одну из вышеупомянутых потребностей простым и недорогим способом.
Вышеупомянутая цель достигается посредством настоящего изобретения, поскольку оно относится к конвертоплану по п.1.
Настоящее изобретение также относится к способу управления конвертопланом по п.3.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для лучшего понимания настоящего изобретения ниже приведен предпочтительный вариант осуществления исключительно в качестве неограничивающего примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи:
- фиг.1 представляет собой вид спереди конвертоплана, изготовленного в соответствии с принципами настоящего изобретения, в конфигурации вертолета;
- фиг.2 представляет собой вид сверху конвертоплана по фиг.1 в конфигурации самолета;
- на фиг.3 показан вид в перспективе в очень увеличенном масштабе первых компонентов системы управления шагом лопастей винта конвертоплана по фиг.1 и 2;
- на фиг.4-6 показаны первые компоненты и дополнительные компоненты системы управления по фиг.3 в соответствующих рабочих положениях, с убранными для ясности деталями; и
- на фиг. 7-9 показана система управления по фиг. 4-6 в соответствующих рабочих положениях.
ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг.1 и 2 ссылочная позиция 1 обозначает конвертоплан.
Конвертоплан 1 в основном содержит:
- фюзеляж 2, имеющий продольно проходящую ось А;
- пару полукрыльев 3, консольно выступающих на соответствующих противоположных сторонах фюзеляжа 2 и поперек оси А; и
- пару гондол 4 с корпусами соответствующих винтов 5.
Фюзеляж 2 содержит нос 12, расположенный спереди, и хвостовую часть 13, противоположные друг другу вдоль оси А.
Следует отметить, что термины «передний», «хвостовой», «продольный», «боковой» и аналогичные термины, используемые в этом описании, относятся к нормальному направлению движения вперед конвертоплана 1 в поступательном полете, показанном на фиг.1 и 2.
Более подробно, каждый винт 5 в основном содержит:
- двигатель, который не показан;
- вал 6, вращающийся вокруг оси B;
- втулку 7, приводимую во вращение валом 6; и
- множество лопастей 8 (только две из которых показаны на фиг.1 и 2), шарнирно закрепленных на втулке 7.
Гондолы 4 могут наклоняться как одно целое с винтами 5 вокруг оси C относительно полукрыльев 3.
Ось C является поперечной к оси A и осям B.
Конвертоплан 1 может по выбору принимать:
- конфигурацию «вертолет» (показана на фиг.1), в которой оси B винтов 5 ортогональны оси A и оси C; и
- конфигурацию «самолет» (показана на фиг. 2), в которой оси B винтов 5 параллельны оси A и ортогональны оси C.
Поскольку винты 5 идентичны друг другу, далее будет описан один винт 5.
Лопасти 8 проходят вдоль соответствующих осей D и содержат соответствующие свободные законцовки 9.
Во время вращения свободные законцовки 9 лопастей 8 винта 5 описывают воображаемую окружность, указанную в этом описании как диск 10 винта.
С конкретной ссылкой на конфигурацию самолета, показанную на фиг.2, диск 10 винта содержит полудиск 11, расположенный сбоку от фюзеляжа 2 и обращенный к концевой части полукрыла 3 в направлении, параллельном оси А.
Каждая лопасть 8 установлена на соответствующей втулке 7 с тем, чтобы:
- изменять угол наклона, то есть угол, определенный относительно фиксированного направления, совпадающего с осью D; и
- изменять угол взмаха, то есть угол, определенный относительно оси E, ортогональной осям B и D.
Конвертоплан 1 также содержит:
- элемент 15 управления полетом (показан только схематически), известный как общий шаг, который используется для установки желаемого значения общего шага лопастей 8;
- элемент 16 управления полетом (показан только схематически), известный как циклический шаг, который используется для установки желаемого значения циклического шага лопастей 8; и
- систему 30 управления шагом лопастей 8, которая расположена между вышеупомянутыми элементами 15 и 16 управления полетом и лопастями 8 для изменения циклического и общего шага лопастей 8.
Более конкретно, изменение общего шага вызывает одновременное изменение угла наклона всех лопастей 8 для изменения величины тяги, создаваемой соответствующим винтом 5.
Изменение циклического шага вызывает циклическое изменение угла наклона каждой лопасти 8 во время ее вращения вокруг оси B между максимальным значением и минимальным значением.
Таким образом, элемент 16 управления полетом вызывает изменение наклона диска 10 винта и создание составляющей тяги, ортогональной оси B винта 5.
Как показано на фиг.7-9, система 30 управления каждого винта 5 в основном содержит:
- вращающееся кольцо 31 автомата перекоса, соединенное с втулкой 7 посредством изогнутой тяги 35, чтобы вращаться вокруг оси B как единое целое с валом 6 и лопастями 8, скользить вдоль оси B и иметь возможность колебаться относительно центра F вращения, лежащего на оси B; и
- невращающееся кольцо 32 автомата перекоса, закрепленное без возможности вращения вокруг оси B, скользящее вдоль оси B и свободно колеблющееся относительно вышеупомянутого центра F вращения.
Кольца 31 и 32 автомата перекоса могут скользить вдоль оси В как одно целое друг с другом, и могут наклоняться относительно центра F вращения как одно целое друг с другом.
В частности, статор 34, поддерживающий вал 6, проходит через кольцо 32 автомата перекоса, а вал 6 проходит через кольцо 31 автомата перекоса.
Система 30 управления также содержит диск 33, неподвижно соединенный со статором 34 вала 6 посредством изогнутой тяги 35 и соединенный с кольцом 32 автомата перекоса с тем, чтобы предотвратить вращение кольца 32 автомата перекоса вокруг оси B вследствие вращения кольца 31 автомата перекоса.
Центр F вращения допускает колебание колец 31 и 32 автомата перекоса каждого винта вокруг двух взаимно ортогональных осей G и H.
В результате диск 10 винта каждого винта 5 может свободно наклоняться относительно осей G и H, взаимно ортогональных и ортогональных оси В.
В примере, показанном в конфигурации вертолета на фиг.1, оси G параллельны оси A и ортогональны оси C, а оси H параллельны оси C.
В конфигурации самолета на фиг.2 оси G ортогональны оси A и оси C, а оси H параллельны оси C.
Каждый винт 5 также содержит:
- исполнительный механизм 21, управляемый соответствующим элементом 16 управления полетом посредством рычажного механизма (не показан) и функционально соединяющийся с соответствующей системой 30 управления с тем, чтобы изменять циклический шаг лопастей 8 и, таким образом, наклонять диск винта относительно оси G; и
- тягу 20, управляемую соответствующим элементом 15 управления полетом и функционально соединяющуюся с системой 30 управления для изменения общего шага лопастей 8 винта 5.
Тяга 20 и исполнительный механизм 21 имеют соответствующие свободные концы 23 и 24, закрепленные на кольце 32 автомата перекоса.
Конец 23 крепится к кольцу 32 автомата перекоса соосно оси В. Таким образом, перемещение тяги 20 параллельно оси В вызывает перемещение кольца 32 автомата перекоса и, следовательно, кольца 31 автомата перекоса параллельно оси В.
Конец 24 крепится к кольцу 32 автомата перекоса в эксцентричном положении относительно оси B. Таким образом, перемещение тяги 20 параллельно оси B вызывает наклон колец 31 и 32 автомата перекоса относительно оси G.
Винт 5 также содержит множество соединительных тяг 36, расположенных между кольцом 32 автомата перекоса и соответствующими лопастями 8 в эксцентричном положении относительно соответствующих осей D.
Таким образом, перемещение колец 31 и 32 автомата перекоса параллельно оси B вызывает изменение общего шага лопастей 8, в то время как наклон колец 31 и 32 автомата перекоса вызывает изменение циклического шага лопастей 8 и, следовательно, наклон диска 10 винта относительно оси G.
Предпочтительно, винт 5 содержит тягу 22, функционально соединяемую с кольцом 32 автомата перекоса и подвижную с тем, чтобы вызывать наклон диска 10 винта вокруг оси H на угол α или β, связанный с конфигурацией конвертоплана 1.
Таким образом, посредством исполнительного механизма 21 и тяги 22 диск 10 винта может быть наклонен на выборочно изменяемый угол в направлении движения вперед, параллельно оси А конвертоплана 1, и наклонен на заданный угол в боковом направлении, параллельном оси C конвертоплана 1, когда конвертоплан 1 находится в конфигурации вертолета.
Диск 10 винта также может быть наклонен на выборочно изменяемый угол в поперечном направлении конвертоплана 1 и на заданный угол в направлении движения вперед конвертоплана 1, когда конвертоплан 1 находится в конфигурации самолета.
Более подробно, тяга 22 может перемещаться между первым положением (фиг.5 и 8) и вторым положением (фиг.4 и 7), когда конвертоплан 1 находится в конфигурации вертолета.
Тяга 22 может перемещаться между вторым положением и третьим положением (фиг.6 и 9), когда конвертоплан 1 находится в состоянии перехода из конфигурации вертолета в конфигурацию самолета, и когда конвертоплан 1 находится в конфигурации самолета.
Вследствие этого наклон диска 10 винта относительно оси H (фиг.1) регулируется, когда конвертоплан 1 находится в конфигурации вертолета.
Аналогично, наклон диска 10 винта относительно оси H регулируется, когда конвертоплан 1 находится в состоянии перехода из конфигурации вертолета в конфигурацию самолета, и когда конвертоплан 1 находится в конфигурации самолета (фиг. 2).
Более конкретно, со ссылкой на конфигурацию вертолета на фиг.1, первое и второе положения, занимаемые тягами 22, таковы, что диски 10 винтов сходятся к фюзеляжу 2.
Что касается конфигурации самолета на фиг.2, третье и четвертое положения, занимаемые тагями 22, таковы, что диски 10 винтов сходятся к носу 12 фюзеляжа 2.
В частности, лопасти 8, образующие полудиски 11, в определенный момент времени выдвигаются с растущим расстоянием из соответствующих полукрыльев 3 при прохождении от соответствующих осей B к соответствующим законцовкам 9, когда конвертоплан 1 находится в конфигурации самолета (фиг. 2).
Альтернативно, третьи положения, занимаемые тягями 22, таковы, что диски 10 винтов ортогональны оси A и соответствующим осям B, когда конвертоплан 1 находится в конфигурации самолета.
Как описано далее в данном описании, движение тяги 22 управляется элементом 15 управления полетом.
Более подробно, элемент 15 управления полетом перемещает тягу 20 между:
- соответствующим первым положением (фиг.5 и 8), при котором общий шаг лопастей 8 принимает первое минимальное значение;
- соответствующим вторым положением (фиг.4 и 7), при котором общий шаг лопастей 8 принимает второе значение; и
- соответствующим третьим положением (фиг.6 и 9), при котором общий шаг лопастей 8 принимает третье максимальное значение.
Перемещение тяги 20 между соответствующими первым и вторым положениями соответствует диапазону значений общего шага, характерному для конфигурации вертолета.
Перемещение тяги 20 между соответствующими вторым и третьим положениями соответствует диапазону значений общего шага, характерному для конфигурации самолета конвертоплана 1.
В частности, перемещение тяги 20 в направлении соответствующих положений, связанных с увеличением значения общего шага, вызывает увеличение угла α и β диска 10 винта относительно оси H в конфигурации вертолета и в конфигурации самолета конвертоплана 1.
В частности, углы α и β диска 10 винта относительно оси H отличаются друг от друга.
Диск 10 винта также подвергается развороту относительно оси H во время преобразования между конфигурациями вертолета и самолета.
В частности, полудиск 11, ближайший к полукрылу 3 вдоль оси B в конфигурации вертолета, становится полудиском 11, наиболее удаленным от полукрыла 3 вдоль оси A в конфигурации самолета, и наоборот.
Как показано на фиг.3-9, тяга 22 имеет свободный конец 25, прикрепленный к кольцу 32 автомата перекоса.
В частности, аналогично концу 24 конец 25 крепится к кольцу 32 автомата перекоса в эксцентричном положении относительно оси B. Таким образом, движение тяги 22 параллельно оси B вызывает наклон колец 31 и 32 автомата перекоса вокруг центра F вращения.
Как конкретно показано на фиг.4-9, винт 5 также содержит:
- балансир 50, шарнирно закрепленный вокруг оси I;
- ведомый элемент 51, управляемый элементом 15 управления полетом и шарнирно соединенный с балансиром 50 в эксцентричном положении относительно оси J;
- рычаг 52, шарнирно соединенный с кронштейном 53 вокруг оси K; и
- соединительную тягу 54, шарнирно соединенную на своих противоположных концах между концом 55 балансира 50 и рычагом 52 относительно соответствующих осей L и М.
Тяга 22 шарнирно соединена с кольцом 32 автомата перекоса на своем конце 25 и вокруг оси N, и с рычагом 52 вокруг оси O, отличной от осей J и L.
В показанном случае ведомый элемент 51 расположен между осью I и соединительной тягой 54.
Тяга 20 шарнирно соединена на своих противоположных концах с кольцом 32 автомата перекоса на конце 23 и с концом 56 балансира 50, противоположно концу 55 относительно оси I.
В показанном примере оси I, J, K, L, M, N и O параллельны друг другу и оси G и ортогональны оси B.
В показанном случае рычаг 52 имеет Г-образную форму.
Принцип действия конвертоплана 1 подробно описан ниже, начиная с конвертоплана 1 в конфигурации самолета, показанной на фиг.1.
В этом состоянии оси B винтов 5 ортогональны оси A и оси C.
Элементы 15 управления полетом устанавливают значения общего шага для лопастей 8 винтов 5 в диапазоне между соответствующими первыми минимальными значениями и соответствующими вторыми значениями в соответствии с оперативными потребностями конвертоплана 1.
Элементы 15 управления полетом также устанавливают посредством системы 30 управления наклон дисков 10 винтов относительно соответствующих осей H на основе значения общего шага, установленного для лопастей 8 винтов 5.
Более конкретно, диски 10 винтов наклонены относительно соответствующих осей H и сходятся к фюзеляжу 2, когда значения общего шага для лопастей 8 винтов 5 находятся в диапазоне между соответствующими первыми минимальными значениями и соответствующими вторыми значениями. В случае, когда необходимо переместить вертолет 1 параллельно осям G, то есть в поперечном направлении к оси А, достаточно увеличить общий шаг одного из винтов 5 и/или уменьшить общий шаг другого винта 5.
Элементы 16 управления полетом посредством системы 30 управления устанавливают наклон дисков 10 винтов относительно осей G параллельно оси А, то есть они наклоняют диски 10 винтов в направлении носа 12 или в направлении хвостовой части 13 фюзеляжа 2 в соответствии с оперативными потребностями конвертоплана 1. Например, в случае, когда необходимо переместить конвертоплан 1 вперед вдоль оси A, диски 10 винтов наклонены к носу 12. В случае, когда необходимо заставить конвертоплан 1 двигаться назад, диски винтов наклоняются к хвостовой части 13.
В частности (фиг. 4-9), после действия элементов 15 управления полетом ведомые элементы 51 вызывают вращение балансиров 50 вокруг соответствующих осей I.
Это вращение балансиров 50 вызывает для каждого винта 5 перемещение соответствующих тяг 20, соединенных с соответствующим кольцом 32 автомата перекоса, и перемещение соответствующей соединительной тяги 54, шарнирно соединенной с соответствующими осями L и М.
Перемещение тяг 20 вызывает перемещение колец 32 автомата перекоса и, следовательно, соответствующих колец 31 автомата перекоса и соединительных тяг 36, параллельных осям B. Таким образом, лопасти 8 одновременно изменяют свои углы наклона на ту же величину.
В то же время движение соответствующих соединительных тяг 54 вызывает вращение соответствующих рычагов 52 вокруг соответствующих осей K и последующие перемещения соответствующих тяг 22 с соответствующими компонентами параллельно соответствующим осям B. Эти движения тяг 22 вызывают наклон колец 31 и 32 автомата перекоса вокруг центра F вращения и вокруг оси G.
В то же время действия элементов 16 управления полетом вызывают движение исполнительных механизмов 21 и, как следствие, наклон колец 31 и 32 автомата перекоса вокруг центра F вращения.
Поскольку кольца 32 автомата перекоса поворачиваются, соответствующие тяги 36 циклически поднимаются и опускаются при их повороте, вызывая циклическое изменение углов наклона лопастей 8 при вращении лопастей 8 вокруг соответствующих осей B.
Таким образом, посредством тяг 22 и исполнительных механизмов 21 диски 10 винтов наклоняются вокруг соответствующих осей H в поперечном направлении к оси A, сходятся к оси A на угол, определяемый общим шагом, установленным элементом 15 управления полетом, и они наклоняются относительно соответствующих осей G параллельно оси A под углом, определяемым элементами 16 управления полетом.
В случае, когда необходимо управлять конвертопланом 1 в конфигурации самолета, винты 5 поворачиваются на 90 градусов вокруг оси C в направлении носа 12 фюзеляжа 2. В конце этого поворота оси B параллельны оси A и ортогональны оси C (фиг.2).
При переходе к конфигурации самолета (фиг. 5 и 7) и когда конвертоплан 1 находится в конфигурации самолета (фиг. 6 и 9), элементы 15 управления полетом устанавливают посредством тяги 20 и колец 31 и 32 автомата перекоса значения общего шага для лопастей 8 винтов 5, находящиеся в диапазоне между соответствующими вторыми значениями и соответствующими третьими значениями, в соответствии с движущей силой, запрошенной конвертопланом 1.
В конфигурации самолета лопасти 8 полудисков 11, которые в данный момент времени простираются от оси B к фюзеляжу 2, обращены к соответствующим полукрыльям 3 вдоль оси A.
При вышеупомянутом переходе диск 10 винта также подвергается развороту относительно оси H во время преобразования между конфигурациями вертолета и самолета.
Таким образом, полудиск 11, ближайший к полукрылу 3 вдоль оси B в конфигурации вертолета, становится полудиском 11, наиболее удаленным от полукрыла 3 вдоль оси A в конфигурации вертолета.
Элементы 15 управления полетом приводят посредством балансиров 50, соединительных тяг 54, соединительных тяг 52, тяг 22 и систем 30, диски 10 винтов в положение схождения к носу 12 фюзеляжа 2, на основе общего шага, заданного для лопастей 8 винтов 5.
В случае, когда необходимо увеличить движущую силу винтов 5, например, для увеличения крейсерской скорости конвертоплана 1, достаточно повысить общий шаг лопастей 8 с помощью элементов 15 управления полетом и соответствующих тяг 20. Это увеличение общего шага, до максимального третьего значения, также вызывает увеличение угла β наклона дисков 10 винтов относительно соответствующих осей H.
Элементы 16 управления полетом посредством соответствующих исполнительных механизмов 21 и систем 30 вызывают наклон дисков 10 винтов относительно соответствующих осей G, расположенных параллельно оси А, когда конвертоплан 1 находится в конфигурации самолета.
В качестве альтернативы элементы 15 управления полетом приводят диски 10 винтов в положение, ортогональное оси A в конфигурации самолета, полностью аналогично уже описанному выше способу.
По результатам изучения характеристик конвертоплана 1 и способа в соответствии с настоящим изобретением очевидны достижимые преимущества.
Более подробно, тяги 22 винтов 5 позволяют изменять угол наклона дисков 10 винтов относительно соответствующих осей H в соответствии с конфигурацией самолета или вертолета, принятой конвертопланом 1.
Таким образом, можно уменьшить габаритные размеры и сложность конструкции систем 30, оптимизируя в то же время наклон дисков 10 винтов как в конфигурации вертолета, так и в конфигурации самолета.
Фактически, с одной стороны, конвертоплану 1 для каждого винта 5 требуется только один исполнительный механизм, представленный элементом 51 управления, и только один исполнительный механизм 21 вместо трех отдельных исполнительных механизмов, как в решениях, традиционно используемых в области вертолетов и описанных во вступительной части этого описания.
С другой стороны, тяги 22 вызывают колебание колец 31 и 32 автомата перекоса относительно соответствующих осей H с тем, чтобы:
- привести диски 10 винтов в положение схождения к фюзеляжу 2 в конфигурации вертолета (фиг.1); и
- привести диски 10 винтов в положение схождения к носу 12 фюзеляжа 2 в конфигурации самолета (фиг.2).
Благодаря этому, как отмечает автор заявки, могут быть достигнуты следующие преимущества.
Что касается конфигурации вертолета, расположение дисков 10 винтов, сходящихся к фюзеляжу 2, позволяет:
- ограничить взмах лопастей 8 в поперечной плоскости при полете в переднем направлении, чтобы повысить максимальную скорость движения вперед конвертоплана 1 в конфигурации 1 вертолета, в пределах которой возможно удерживать общий взмах лопастей 8 винтов 5 в поперечной плоскости; и
- повысить поперечную устойчивость конвертоплана 1 в случае бокового скольжения или крена конвертоплана 1 при угловом крене относительно оси A; фактически в этих обстоятельствах винты 5 создают стабилизирующий вращающий момент, полностью аналогичный моменту, получаемому в обычном самолете за счет использования полукрыльев с положительным углом поперечного V крыла.
Что касается конфигурации самолета, расположение дисков 10 винтов, сходящихся к носу 12 фюзеляжа 2, позволяет:
- увеличить расстояние вдоль оси A между лопастями 8 винтов 5 и полукрыльями 3, увеличивая предел безопасности в случае бокового ветра, который вызывает биение лопастей 8 относительно соответствующих осей H, которое стремится перемещать лопасти 8 ближе к соответствующим полукрыльям 3; и
- создать стабилизирующий момент рыскания по отношению к барицентру конвертоплана 1 при наличии бокового ветра для выравнивания оси А конвертоплана 1 по направлению ветра.
Таким образом, конвертоплан 1 позволяет объединить преимущества упрощения решения с использованием только элемента 51 управления и исполнительного механизма 21 с возможностью оптимизации наклона дисков 10 винтов относительно осей H, в соответствии с конфигурацией вертолета или самолета конвертоплана 1.
Кроме того, движение тяг 22 определяется элементами 15 управления полетом, предназначенными для управления общим шагом лопастей 8 винтов 5.
Таким образом, можно использовать тот факт, что общий шаг лопастей 8 изменяется в первом диапазоне значений в конфигурации вертолета и во втором диапазоне значений в конфигурации самолета конвертоплана 1.
Наконец, углы наклона дисков 10 винтов относительно соответствующих осей H постепенно увеличиваются с увеличением общего шага лопастей 8, особенно в отношении перехода из конфигурации вертолета в конфигурацию самолета конвертоплана 1 и в отношении конфигурации самолета конвертоплана 1.
Таким образом, увеличение крейсерской скорости конвертоплана 1 в конфигурации самолета, достигаемое за счет увеличения общего шага лопастей 8 винтов 5, автоматически вызывает увеличение вышеуказанных пределов безопасности стабилизации.
Наконец, ясно, что возможны модификации и варианты в отношении конвертоплана 1 и соответствующего способа управления, описанных и проиллюстрированных в данном описании, без выхода за рамки, определенные формулой изобретения.
В частности, тяги 22 могут функционально соединяться с исполнительными механизмами, которые вызывают поворот гондол 4 во время перехода между конфигурацией вертолета и конфигурацией самолета.