НАРОДНЫЙ ВЕРТОЛЕТ 21 ВЕКА КАН 21 (ВАРИАНТЫ)
KUN 21 PEOPLE'S HELICOPTER OF XXI-TH CENTURY (VERSIONS)

1. Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к производству вертолетов и охватывает 4 класс легких, до 2 тонн, гражданских и боевых вертолетов, предназначенных для массового производства и пользования.
2. Уровень существующей техники
По своей мобильности в передвижении вертолет в транспортной структуре обеспечения перевозок занимает среднее положение между автомобилем и самолетом. Однако достаточно высокая стоимость изготовления и эксплуатации современных вертолетов пока не позволяет им выйти на массового потребителя.
К первому поколению вертолетов относят вертолеты с винтомоторными установками (ВМУ) на основе поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Второе поколение - это вертолеты с ВМУ на основе газотурбинных двигателей (ГТД).
При одинаковой мощности поршневые двигатели в три раза тяжелее по весу, но в два раза экономичнее по топливу, чем ГТД. ГТД легче ДВС по весу, но требуют брать на борт в два раза больше топлива на оказание равной услуги, трудоемки и дороги в изготовлении.
Первое и второе поколение вертолетов не в состоянии достичь уровня народного вертолета, ДВС тяжелы и громоздки, ГТД прожорливы, трудоемки и дороги. Для народного вертолета требуется радикально новая ВМУ.
Открыть класс семейных вертолетов, вертолетов такси, создать вертолет максимально близкий к легковому автомобилю в производстве и в эксплуатации - вот задача, которую решает заявляемое изобретение. Это позволит сделать вертолеты массовым средством, переложить на них пригородные и междугородние маршруты, упростить и ускорить продвижение людей в зоны отдыха.
Как и автомобиль, семейный вертолет, это вертолет на 2-6 пассажиров, если к этому добавить требование компактности на стояночной площадке, то ближайшими аналогами для создания такого вертолета могут стать вертолеты с двумя соосными винтами Ка-18, Ка-26. Конструкция и технические данные вертолетов раскрыты в книгах [1] «Конструкция вертолетов» А.А.Кудинов, Ленинград, 1971 год; [2] «Вертолет Ка-26» Вахитов А.Ф., М.: «Транспорт», 1973 год.
Недостатков нет. Просто предлагаемое изобретение предназначено создать новый подкласс вертолетов легкого класса.
Для создания народного вертолета необходимо радикально упростить конструкцию системы управления лопастями, сделать работу винта более продуктивной и надежной.
Недостаток. Существующая система управления вертолетом имеет шарнирное крепление лопастей винта и построена на маховых движениях лопастей [1], с. 40. Это плохо влияет на аэродинамику винта, увеличивает динамические нагрузки на винт и на вертолет.
Отличительный признак. В предлагаемых проектах полностью исключаются маховые движения лопастей [1], с. 66-68.
Аналогом предлагаемой системы управления винтом вертолета являются конструкции по книгам [3] «Автомобили. Устройство и обслуживание» Пузанков А.Г., М.: «Академия», 2006 год. С.339, рис.16.36. [4] «Автомобили УАЗ-3151 и их модификации». Руководство по эксплуатации. г.Ульяновск, «Дом печати», 1977 г., с.98, рис.70 и 71.
Недостатков нет. Комбинированные переднеприводные ведущие и поворачивающие механизмы отлично служат своим автомобилям.
Системы шарнирных соединений известны в технике, новизна, как правило, состоит в их новом применении.
Аналогом по применению на вертолете комбинированного кардана вращающего и управляющего явился Патент RU 2156208 С1, кл. В64С 27/10. Комбинированный привод применен для реализации жесткого крепления лопастей двух соосных винтов.
Недостаток этого применения. Именно на соосных винтах применение комбинированного привода серьезно усложняет конструкцию и снижает надежность. Захотят ли Конструкторы этим решением уйти от маховых движений лопастей?
Отличительный признак. В заявляемом изобретении шаровой шарнир применен для удержания с возможным наклоном всей винтомоторной установки, предельно упрощает конструкцию соосных винтов и конструкцию системы управления. Видимо, это преимущество компактных ВМУ.
Комбинированный карданный привод - вращение и наклон хорошо применить на одновинтовых вертолетах марки «Ми». В этом варианте маховые движения лопастей устраняются достаточно простым, отработанным на автомобилях устройством, при этом управление циклическим и общим шагом винта сохраняется.
Вариант применения двухосного рамного шарнирного соединения (плоский гироскоп) ВМУ с корпусом вертолета предложен в Патенте RU 2263049 С2, кл. В64С 27/52. Хорошо, что это патент России.
Недостаток этого применения. При одном винте правильнее поворачивать не всю ВМУ, особенно если она большая, а только верхнюю часть вала с винтом, как описано выше. Автор предлагает раму на весь двигатель, как колыбель - это большие объем и вес.
Отличительный признак. В предложенном изобретении предусмотрена подвеска ВМУ с двумя соосными винтами за кожух вала, около винта на двухосном рамном шарнире.
3. Раскрытие изобретения
3.1. Технический результат и экономический эффект, на достижение которых направлено изобретение
Предлагаемое изобретение направлено на создание нового подкласса вертолетов, доступных для приобретения и эксплуатации населением и в вооруженных силах. Основная задача при создании вертолета - уменьшить вес энергетической установки, уменьшить расход топлива, увеличить КПД двигателя и несущего винта, упростить систему управления.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, составляет несколько позиций.
3.1.1. Применить энергетическую установку, которая объединит в себе лучшие технические показатели поршневых и газотурбинных двигателей винта. То есть она будет экономичная и дешевая, как поршневые двигатели, легкая и компактная, как газотурбинные двигатели, будет использовать автомобильный бензин и дизельное топливо.
3.1.2. Создать подъемно-несущий винт более эффективный в работе и более удобный в эксплуатации, исключить машущие движения лопастей в управлении винтом и вертолетом.
3.1.3. Создать компактный в наземном положении винт.
3.1.4. Создать балансирное или аэродинамическое управление полетом вертолета столь же надежное, но простое, меньше механизмов в управлении и больше надежность.
3.1.5. Создать пассажирский салон с возможностью регулировать центр тяжести вертолета относительно оси винта при неполном заполнении пассажирских мест.
3.1.6. Создать управляемое колесное шасси с механическим приводом для вспомогательных передвижений по земле: в гараж, на заправку топливом, на площадку взлета.
3.2. Существенные признаки. Признаки, обеспечивающие достижение технического результата
Заявленный технический результат можно достичь, если радикально в лучшую сторону изменить главный энергетический агрегат и подъемно-несущий винт вертолета, сделать вертолет легче, проще, дешевле и удобным в быту.
3.2.1. На народном вертолете в качестве энергетической установки применен торово-роторный двигатель винта (ТРДВ), двигатель внутреннего сгорания. Конструкция и особенности ТРДВ раскрыты в Патенте № 2327886 С2, кл. F02B 53/00.
ТРДВ обеспечит лучшие показатели веса, экономичности, мощности, надежности, долговечности и себестоимости относительно лучших показателей сразу двух направлений двигателей - поршневых и газотурбинных.
Чтобы разгрузить ведущие валы ТРДВ от воздействия винтов вертолета, чтобы упростить систему управления винтами, в одном корпусе с ТРДВ, параллельно ведущим валам устанавливаются два соосных ведомых вала, на них монтируются несущие винты и система управления винтами.
3.2.2. Предлагается создать несущие соосные, встречно вращающиеся винты с моно- или решетчато-щелевыми (р-щ.) лопастями. Достоинства аэродинамической р-щ. системы раскрыты в Патенте RU 2281225 С2, кл. В64С 21/02.
К сожалению, исследование р-щ. лопастей для винтов самолета и вертолета еще не проведено, но есть достоинства р-щ. системы, которые р-щ. лопасти явно приобретут -это увеличение тяговой или подъемной силы на ≈30% при неизменной мощности двигателя и увеличение критического угла атаки на ≈40%, фактическое устранение срыва потока воздуха с последующих за первым планов р-щ. лопастей, все это очень важные качества для винта вертолета.
Предлагается несущий винт с жестким креплением лопастей, предлагается синхронное вращение соосных винтов.
3.2.3. Для вхождения в габариты городского транспорта предлагается винт вертолета с лопастями в одно и в два сложения. На земле это обеспечит вертолету компактность автомобиля.
3.2.4. Для управления вертолетом в полете применяются две схемы управления - балансирная и аэродинамическая. Балансирное управление - это управление наклоном плоскости вращения винта, вала винта относительно вертикали центра тяжести вертолета за счет шарнирного сочленения с двигателем (как дельтаплан) или наклоном винтов вместе с двигателем. Аэродинамическое управление производится аэродинамической силой крыльев, помещенных в нисходящий поток воздуха от винтов вертолета. Крылья обеспечат вертолету движение вперед, назад и повороты вокруг вертикальной оси. Возможно поэлементно сочетать эти две схемы.
3.2.5. В салоне вертолета, если он рассчитан на 6 человек, при любом недокомплекте пассажиров продольное перемещение боковых спаренных кресел восстанавливает центровку относительно оси вращения винтов.
3.2.6. Лучший вариант частного вертолета - это когда он удобно доступен владельцу, то есть находится в гараже или на автостоянке, заправляется топливом на общих заправочных станциях, выезжает на свободное для взлета место. Это должен быть вертолет на легком самоходном шасси.
Колесное шасси облегченного типа имеет простейший механический привод на задние колеса. Привод обеспечивает скорость перемещения 20-30 км/ч. Для этой цели можно использовать велопривод, жимовой или круговой, одинарный или спаренный, или мотопривод. Передние колеса могут управляться по мотопринципу.
4. Краткое описание чертежей
Предлагаемые варианты вертолетов и новые технические решения иллюстрируются чертежами, представленными на фиг.1-12.
Фиг.1. Заплечный вертолет «Шмель». М 1:20. Его конструкция повторяет дельтаплан, в котором дельтакрыло заменили двигатель и два соосных винта. На фиг.1а изображен вид спереди, на фиг.1б изображен вид сбоку, на фиг.1в изображена схема двойного сложения лопастей одного винта. 1 - подвеска, каркас, 2 - торово-роторный двигатель винта, 3 - шаровой шарнир, 4 - лопасть винта, винт, 5 - аэродинамическая поверхность, 6 - пояс подвески, 7 - штурвал-трапеция управления полетом, 8 - плечики, 9 - парашют, стабилизирующий при десанте.
Фиг.2. Балансирный вертолет «Сокол». М 1:20. 1 - каркас, 2 - ТРДВ, 3 - шаровой шарнир, 4 - лопасть винта, винт, 5 - аэродинамическая поверхность, 7 - штурвал-трапеция управления полетом, 10 - защитно-несущая платформа, 11 - пружины стабилизирующие.
Фиг.3. Вертолет на два или на четыре человека КАН 21 «Алеша». По конструкции оба вертолета похожи. В варианте 2 человека, не будет задних сидений и будет двигатель меньшей мощности. При верхнем шарнирном закреплении ВМУ центровка восстанавливается автоматически. 1 - каркас, 2 - ТРДВ, 3 - шаровой шарнир, 4 - винт, 5 - аэродинамическая поверхность (не показана), 7 - штурвал-трапеция, 12 - кресло, 13 - шасси.
Фиг.4. Воздушное такси КАН 21. М 1:25. 1 - каркас, 2 - ТРДВ, 4 - винт, 5 - аэродинамическая система поворота по курсу, 14 - аэродинамическая система движения вперед и назад, 15 - переднее поворотное колесо, 16 - заднее ведущее колесо.
Фиг.5а, б. Винтомоторная установка закреплена на двухосном горизонтальном шарнире. 1 - каркас, 2 - ТРДВ, 17 - двухосный шарнир.
Фиг.5г. Пружинный шарнир-амортизатор. 18 - пружина.
Фиг.6. Механизм авторотации. 19 - вал винта, 20 - ступица, втулка, 21 - стакан, комель лопасти, 22 - штифт-упор, 23 - пружина, 24 - штифт поворота лопасти, 25 - винтовой паз во втулке.
Фиг.7. Синхронизатор авторотации лопастей. 24 - штифт поворота лопасти, 25 - паз во втулке, 26 - шток, 27 - диск-синхронизатор, 28 - стойка.
Фиг.8. Лопасть винта в одно сложение.
Фиг.9. Лопасть винта в два сложения.
Фиг.10. Решетчато-щелевая лопасть винта вертолета.
Фиг.11. Редуктор на два соосных винта с синхронным вращением винтов. 2 - ТРДВ, 4 - соосные винты, 30 - валы двигателя соосные ведущие, встречных колебаний, 33 и 34 - ротошестерни ведущие встречного вращения, 35 и 36 - шестерни ведомые, 37 - синхронизатор вращения винтов, 38 - вал отбора мощности, 39 - вал обслуживающих устройств.
Фиг.12. Редуктор на один винт. 4 - винт, 33 и 34 - ротошестерни ТРДВ, 35 и 36 -шестерни ведомого вала винта, 41 - кардан равных угловых скоростей, 42 - шестерня промежуточная, 43 - шаровой шарнир, 44 - система наклона вала винта.
5. Осуществление изобретения
Заявляемый народный вертолет в трех вариантах исполнения включает в себя несколько новых конструкторских решений, которые сделали его жизненно реальным.
1. Применение торово-роторного двигателя винта (ТРДВ) сделало народный вертолет возможным.
2. Использование решетчато-щелевой (р-щ.) системы в конструкции лопасти несущего винта дополнило достоинства двигателя.
3. Реализация жесткого крепления жестких лопастей и синхронное вращение соосных винтов улучшают аэродинамику и конструкцию винта.
4. Система управления. Шарнирное закрепление винтомоторной установки (ВМУ) позволило управлять вертолетом с помощью наклона всего винта в целом, а не с помощью управления лопастями.
5. Шаровой шарнир крепления несущего винта к двигателю и кардан равных угловых скоростей позволяют передавать крутящий момент для равномерного вращения винта и управлять одновинтовым вертолетом с помощью наклона винта в целом.
6. Складные по длине лопасти обеспечивают вертолету наземную компактность.
7. Аэродинамическая система путевого продвижения и поворота вертолета вторично использует нисходящий, спрямленный поток воздуха от винтов.
8. Автоматический механизм авторотации винта дополнительно упрощает систему управления и повышает безопасность вертолета.
9. Самоходное колесное вело- или мотошасси обеспечивает мобильное перемещение по земле.
ТРДВ и винт с р-щ. лопастями создали третью винтомоторную установку и открывают собою третье поколение вертолетов - вертолеты 21 века КАН 21.
Классификация подкласса «Народный вертолет» основана на числе посадочных мест в вертолете.
1. КАН 21-1 «Шмель» - одноместный.
2. КАН 21-2 «Алеша» - семейный вертолет на 2 или на 4 места.
3. КАН 21-3 «Такси» - на 6 и более мест.
4. КАН 21-4 «Сокол» - воздушная машина пехоты (ВМП).
1. ТРДВ имеет удельный вес ГТД от 0,2 кг/л.с. и удельный расход топлива ДВС от 110 г/л.с./ч. Это сочетание есть необходимое условие для начала движения по пути создания народного вертолета. Необходимое, но еще недостаточное для успеха.
На фиг.1 показан самый простой и самый легкий вертолет третьего поколения -заплечный вертолет «Шмель». Его можно использовать как индивидуальное средство перемещения по воздуху одного человека, десант с самолета, или с земли по воздуху на землю.
Фиг.2. Воздушный охотник «Сокол». Рассчитан на 3 бойца, в центре лежит пилот, а два стрелка лежат по бокам. Предназначен для поиска, преследования и уничтожения живой силы противника на любой местности. Моя цель - исключить бегущую цепь бойцов.
ВМУ вертолета «Шмель» включает в себя все новое, что мне удалось задумать. Мощность, габариты, вес двигателя и винта позволили сделать «Шмель» заплечным, переносным вертолетом.
Аналитический расчет веса вертолета «Шмель»
Дано: взлетная тяга винта Р = 200 кг.
уд
Удельная подъемная и тянущая сила отечественных ВМУ Р=5 кг/л.с. Такой эффект дают все современные ВМУ, воспользуемся им.
Для тяги Р=200 кг потребуется установка мощностью N=200 кг:5 кг/л.с.=40 л.с.
уд
дв
Удельный вес ТРД G=0,2 кг/л.с., вес ТРД составит G=0,2×40=8 кг.
o
Надеюсь, что вес винта и подвески удастся сделать соизмеримым с весом двигателя, тогда вся конструкция вертолета «Шмель» будет весить G=20 кг.
Вертолету «Сокол» потребная тяга винта Р=1000 кг. Мощность двигателя составит N=200 л.с.
дв
Вес двигателя будет G=40 кг.
2. На фиг.10 показан вариант конструкции р-щ. лопасти винта. Применение р-щ. эффекта значительно улучшит аэродинамические показатели винта.
3. Современные маневры вертолета выполняются за счет управления лопастями винта и задействуют маховые движения лопастей. Согласно [1] с. 66 «Несущий винт с жестким креплением жестких лопастей должен увеличить подъемную силу наступающей лопасти почти в 4 раза и ликвидировать срыв потока с отступающей лопасти. При таком креплении вращение соосных винтов должно быть синхронным».
Жесткое крепление лопастей на винтах соосной схемы есть соосные винты самолета.
Предложенная схема требует решить две технические задачи:
- исключить продольно-поперечное управление вертолетом за счет маховых движений лопастей, управлять полетом вертолета, наклоном всей винтомоторной установки, если это соосные винты, наклоном вала винта, если это один винт, ввести управление аэродинамическими движущими и управляющими системами, если двигатель с двумя соосными винтами необходимо крепить далеко от винтов внизу;
- ввести синхронное вращение соосных винтов вертолета.
4. Система управления
4.1. Шарнирное закрепление ВМУ. На фиг.1, 2, 3 реализована схема управления вертолетом при жестком закреплении лопастей соосных винтов синхронного вращения.
ВМУ 2 расположена на верхней точке подвески 1, скреплена с каркасом шаровым шарниром 3, имеет возможность по воле пилота штурвал-трапецией 7 наклоняться в любом направлении вокруг вертикальной оси вертолета, обеспечивает движение в заданном направлении, исключает маховое движение лопастей.
На фиг.2 показан механизм возвращения ВМУ в нейтральное положение при снятии усилия с штурвал-трапеции. Усилие, приложенное к трапеции, поворачивает ВМУ на шарнире 3, при этом сжимаются несколько пружин стабилизации 11. Не затронутые этим маневром пружины сохраняют свой осевой размер, они заневолены центральными гибкими тросами. Тросы позволяют своим пружинам сжиматься, но не позволяют растягиваться. При снятии усилия с штурвал-трапеции усилие сжатых пружин возвращает ВМУ в исходное положение. V-образная установка лопастей в ступице, хотя бы только верхних, на положительный угол + φ° повысит устойчивость вертолета, облегчит управление.
Аэродинамические поверхности 5 жестко закреплены на каркасе, но могут сниматься при транспортировке. При наклоне винта в сторону поток воздуха обдувает наветренную половину поверхности и разворачивает вертолет в нужном направлении без участия пилота.
На фиг.5 показано верхнее закрепление ВМУ с помощью двухосного горизонтального шарнира. Это закрепление, подобно шаровому шарниру, обеспечивает наклон оси винта вокруг вертикальной оси вертолета. На фиг.5г изображен пружинный шарнир-амортизатор.
4.2 Управление общим шагом винта. Режим работы винта вертолета не похож на режим винта самолета. У народного вертолета режимы работы винта при взлете, при полете и при посадке мало отличаются между собою, это различие впишется в допустимое изменение оборотов двигателя и винта. Поэтому соосным винтам вертолета можно сохранить общий изменяемый шаг, но правильнее при изменении мощности в работе двигателя позволить двигателю и винту менять обороты, при этом всегда сохранять постоянный лучший эффективный угол атаки лопастей.
4.3 На фиг.11 показана схема синхронизации вращения соосных винтов с жестким креплением лопастей. Шестеренки 35 и 36 соосных винтов 4 связаны между собою промежуточными шестернями 37 (синхронизаторами) и вращаются встречно в строгом соответствии друг другу.
4.4 Центровка. Рассчитанный на 6 человек вертолет, фиг.4, должен обеспечивать хорошую центровку при меньшем количестве пассажиров. Для этого боковые сиденья 3, 5 и 4, 6 попарно стоят на общих направляющих и могут смещаться назад. Размещение пассажиров на соответствующие сиденья и сдвиг сидений создадут правильную центровку при любом количестве пассажиров, даже при одном пилоте.
5. Шаровой шарнир крепления несущего винта на одновинтовом вертолете. На фиг.12 реализована схема управления вертолетом при жестком креплении лопастей одновального винта вертолета марки «Ми».
На переднеприводных автомобилях применен комбинированный мост, и управляющий, и ведущий [4] с.97, рис.70 и 71, [3] с.339, рис.16.36б.
Схему комбинированного моста автомобиля полезно перенести на комбинированный винт вертолета для устранения маховых движений лопастей, что и показано на фиг.12.
Вал винта вертолета разделен карданным шарниром равных угловых скоростей 41. Ведущий кардан соединен с выходным валом двигателя, ведомый кардан соединен с валом винта (у автомобиля со ступицей колеса). Карданный шарнир заключен в шаровой чашечный шарнир кожуха 43 корпуса и винта. Эта система позволяет наклонять верхнюю часть вала вместе с винтом в любую сторону от вертикальной оси вертолета, заменяет управление лопастями. Управление циклическим и общим шагом винта сохраняется.
На фиг.12 показана схема передачи полного циклического усилия встречных колебаний соосных ведущих валов ТРДВ на ведомый одновальный привод винта вертолета.
Ведущая шестерня 34 напрямую вращает шестерню 36 и винт 4. Шестерня 33 задействует второй вал двигателя и вращается встречно шестерне 34. Поэтому свое вращение шестерне 35 и винту 4 она передает через промежуточную шестерню 42. Для равенства угловых скоростей шестерни 33 и 34, а так же 35 и 36 выполнены одинакового делительного диаметра. Шестерни 33 и 35 выведены из зацепления друг с другом по высоте. Вращение передается от шестерни 33 промежуточной шестерне 42, а от нее шестерне 35. Таким образом направление вращения шестерен 35 и 36 совпадает.
6. Складные по длине лопасти. Мы рассмотрели новое поколение ВМУ и новые системы управления полетом. Следующая задача на пути создания народного вертолета - это создать компактную конструкцию лопастей в спокойном наземном состоянии в тех случаях, когда это необходимо.
На фиг.1в показана схема двойного сложения четырехлопастного винта для вертолета «Шмель». На фиг.8 дана конструкция лопасти винта в одно сложение. В зоне сложения для повышения прочности профиль лопасти можно пропорционально увеличить с плавным переходом к основному профилю. На фиг.9 дана конструкция лопастей в два сложения как более компактный вариант. Шарнирное соединение может быть выполнено в накладку и в шип наподобие лезвия и ручки складного ножа. Соприкасаемые поверхности нагружены силой трения и удерживают лопасти сложенными до достижения винтом оборотов вращения выше средних, после чего центробежная сила и сила сопротивления полностью раскрывают лопасти. На земле остановившиеся лопасти легко сложить с помощью простого рычага.
7. Аэродинамическая система продвижения и поворота
дв
На фиг.4 показана схема компоновочная вертолета на 6 человек. Вертолету «Такси» потребна тяга винта Р=1500 кг. Мощность двигателя составит N=300 л.с. Вес двигателя будет G=60 кг. Если окажется, что двигатель этого и более мощных вертолетов нежелательно поворачивать для управления вертолетом, то в таком варианте двигатель 2 крепится жестко, соосные винты 4 подняты над салоном 1 вертолета.
На вертолете применены жесткое крепление лопастей и синхронное вращение соосных винтов, поэтому движение вперед, назад и повороты вертолета выполняют аэродинамические крылья 5 и 14.
Соосные винты 4 посылают вниз спрямленный поток воздуха. За кормой вертолета закреплен решетчато-щелевой (р-щ.) модуль 14. Р-щ. модуль может поворачиваться вокруг своей горизонтальной оси для изменения усилия и продвигать вертолет вперед и назад. Предварительный расчет показывает, что при скорости падающего вниз потока воздуха V=50 м/с р-щ. модуль будет развивать усилие вперед У=200 кг при аэрокачестве модуля К=20. Это достаточно для скоростного движения данного вертолета. Два крыла поворота 5 поворачиваются пилотом вокруг их горизонтальной оси и разворачивают вертолет в нужном направлении.
8. Режим авторотации. Из всех систем управления лопастями винта народного вертолета сохранена только одна - это установка лопасти в режим авторотации при отказе двигателя. Можно сохранить командный механизм авторотации лопастей. Как вариант предлагаю автоматический привод.
Специфика работы ТРДВ такова, что винт всегда может свободно вращаться вперед независимо от двигателя, двигатель только подталкивает винт, но не может его остановить. Так работают муфты одностороннего ведения. Поэтому наша задача при потере оборотов только повернуть лопасти на угол авторотации.
Механизм авторотации показан на фиг.6 и 7. Он срабатывает при потере оборотов и от пилота не зависит. В ступицу (втулку) 20 несущего винта в отверстие осевого шарнира вставлен стакан (комель) 21 лопасти винта. Усилием пружины 23 стакан 21 прижимается к центру, к оси вращения винта. В стакан запрессован штифт 24, так что он выступает с обеих сторон стакана. Концы штифта 24 расположены в винтовых прорезях 25 ступицы 20.
При наборе рабочих оборотов центробежная сила лопасти сжимает пружину 23 и уводит лопасть от центра винта до упора. Перемещаясь по винтовой канавке, штифты 24 разворачивают лопасти на рабочий угол атаки. При снижении оборотов винта до критических пружина 23 преодолевает центробежную силу лопасти, возвращает лопасть к оси вращения винта, штифт 24 разворачивает лопасть на угол авторотации.
При проектировании надо учесть, чтобы угол авторотации не мешал лопастям складываться в наземном положении, чтобы силы авторотации не сложили винт в воздухе.
Одновременный выход всех лопастей винта на полетный угол и одновременный возврат на угол авторотации контролирует синхронизатор авторотации лопастей, фиг.7.
Штифты 24 (фиг.6) каждой лопасти тягами 26 шарнирно или гибко соединены с диском 27. Диск 27 и тяги 26 делают равным, синхронным радиальное перемещение и угол атаки всех лопастей винта.
9. Самоходное шасси. В дополнение ко всему народный вертолет должен быть буднично доступен своему владельцу. Такой вертолет хотя и предназначен на внегородские полеты, должен быть рядом, как автомобиль, в гараже, на автостоянке, должен заправляться на общих автозаправках общим топливом.
Для этого сугубо вертолетная часть конструкции любого вертолета может базироваться на легком колесном управляемом и ведущем вело- или мотошасси с ножным или с моторным приводом. Ножной велопривод на задние колеса может быть жимовой одинарный, двойной и более. Скорость передвижения в городе и на шоссе от 20 км/ч. В специальных случаях вертолет может компоноваться на плавсредство.
Вертолеты типа «Воздушное такси», если они организованы на спецстоянках с полной системой обеспечения, в самоходном шасси и в сложении лопастей не нуждаются.
10. Таким образом, для вертолета третьего поколения мы имеем легкий и экономичный двигатель, эффективную лопасть винта, простую и эффективную конструкцию соосных винтов, простую и надежную систему управления винтами и вертолетом.
Это вселяет надежду, что предложенные варианты вертолетов дооснастят десантные и наземные войска скоростным и мобильным воздушным транспортным средством, постепенно станут любимым народным вертолетом.