КОНВЕРТОПЛАН

Полезная модель относится к летательным аппаратам.
Конвертоплан — летательный аппарат (ЛА) с поворотными движителями (как, правило, винтовыми), которые на взлёте и при посадке работают как подъёмные, а в горизонтальном полёте — как тянущие или толкающие, при этом подъёмная сила обеспечивается крылом самолётного типа. Поворотные движители, как правило, размещаются в мотогондоле, поворот которой осуществляется с помощью дополнительных механизмов.
В известных конструкциях конвертопланов (см., например, патента РФ на полезную модель №128182) отсутствуют управляющие аэродинамические поверхности и управление движением осуществляют только изменением вектора тяги.
Известны конструкции с применением соосных винтов (см., например, патент США №8931729), используемых, однако, только для стабилизации летательного аппарата, а в управлении в таких конструкциях участвуют аэродинамические поверхности.
Существуют также решения, использующие два соосных винта, каждый из которых находится на валу соосно расположенных двух моторов (http://electronicarc.com/catalogo/coaxial-plate-for-f450-f550-p-2215.html?language=en). В данных конструкциях вектор тяги остаётся неизменным и не используется для управления движением аппарата.
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является дальнейшее совершенствование конструкции летательных аппаратов (ЛА) типа конвертоплан, при этом, технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, состоит в увеличении эффективности и надёжности таких аппаратов.
Для достижения поставленного результата предлагается в конвертоплане, содержащем фюзеляж, крыло и двигательные группы, каждая из которых содержит, по меньшей мере, один двигатель, и размещена с возможностью поворота на конце соответствующего крыла, каждую из двигательных групп выполнить в виде мотогондолы с тянущим и толкающим винтами.
Дополнительно, каждый из винтов в двигательной группе может быть выполнен с возможностью изменения шага винта; каждая из мотогондол может быть снабжена малоразмерным крылом, плоскость которого расположена параллельно оси винтов; винты в мотогондолах могут быть расположены  на одной оси вращения или на параллельных осях; каждая двигательная группа может содержать два двигателя, имеющих, например, различную мощность и/или выполненных с возможностью изменения тяги;  ось вращения по меньшей мере одного винта в мотогондоле может быть установлена с возможностью поворота относительно строительной оси ЛА.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:
На фиг.1 – принципиальная схема летательного аппарата типа конвертоплан с мотогондолами на каждом из 4-х крыльев согласно существу заявленной полезной модели;
На фиг.2 – схема соосного размещения винтомоторных групп в мотогондоле: 1, 8 – тянущий и толкающий (или толкающий и тянущий, соответственно) винты; 2, 7 – моторы, передающие тягу на винты; 3, 6 – шестерёнки поворотного механизма, на которые передаются усилие, управляющее поворотом мотогондолы; 4 – шестерёнка мотогондолы; 5 – трубка крепления мотогондолы к крылу;
На фиг.3а, 3б – вариант исполнения мотогондолы с соосными винтомоторными группами;
На фиг.4а, 4б – вариант исполнения мотогондолы с шарнирной установкой финтов;
На фиг.5 - вариант исполнения мотогондолы с малоразмерным крылом.
Возможность достижения поставленного результата при использовании заявленной конструкции обусловлена следующими факторами:
- возможность дублирования при выходе из строя одного из винтов двигательной группы и, как следствие, возможностью продолжения полета;
- возможность увеличения тяговой эффективности винтомоторной группы за счет соосного расположения винтов при той же мощности;
- общее существенное увеличение эффективности винтомоторной группы за счет распределения нагрузки;
- увеличение максимальной скорости полета благодаря увеличению максимальной мощности, передаваемой на винты, без усложнения механизма изменения шага;
-  уменьшение габаритов винтов при той же используемой мощности, или увеличение используемой мощности при тех же габаритах;
- устранение гироскопического момента винтов при криволинейном полете.
Использование тянущетолкающей схемы размещения винтов в одной мотогондоле позволяет изменять вектор тяги обоих винтомоторных групп одним управляющим воздействием. Поворот мотогондол может быть осуществлен независимыми друг от друга приводами (сервомашинами), что позволяет изменять суммарную тягу и моменты сил, действующих на конвертоплан, в соответствии с заданными требованиями системы управления конвертопланом. Кроме того, использование нескольких исполнительных механизмов поворота мотогондолы позволяет сохранить управляемость, при отказе одного из них.
Дополнительно, использование двигательной группы с возможностью отклонения осей винтов друг относительно друга позволяет существенно увеличить маневренность конвертоплана. Например, при переходе от зависания к крейсерскому полёту, в конверсии один винт находится горизонтально, а второй постепенно поворачивается и занимает "самолетное" положение. При горизонтальном полете, ось одного винта удерживается по самолетному, то есть горизонтально (тяговый винт), а ось второго винта отклоняется для маневрирования. При манёврах, например, при повороте по рысканию при зависании в коптерном режиме, по такому же принципу один винт является тяговым (тянет вверх), а отклонение второго создаёт необходимое усилие для выполнения манёвра. Решение обеспечивает крайне высокую маневренность, стабильность полёта, чувствительность (тонкое управление) и более эффективную работу в конверсии. Так же предложенная схема отклонения осей друг относительно друга позволяет эффективней уравновешивать ветровые нагрузки.
Ещё один вариант исполнения мотогондолы подразумевает шарнирное закрепление двигателей и/или осей винтов, позволяющее отклонять винты в плоскости, образуемой осью вращения мотогондолы и продольной оси мотогондолы. Эти отклонения в малых углах могут использоваться для маневров в боковом направлении (например, координированный разворот). Таким образом, создается отклонение вектора тяги от оси полета, что приводит к высокой маневренности, при этом большая часть тяги может оставаться в маршевом направлении.