УСТРОЙСТВО СПАСЕНИЯ ВЕРТОЛЕТА

Полезная модель относится к устройствам винтокрылых летательных аппаратов, в частности к устройствам спасения для сверхлегких и легких винтокрылых летательных аппаратов с одним двигателем.
В винтокрылых летательных аппаратах, в которых установлен один двигатель, если он перестает функционировать в результате отказа, последующим быстрым спуском летательного аппарата на землю можно управлять только благодаря авторотации ротора, однако переход на режим авторотации затруднен в связи с резким падением оборотов ротора при отказе двигателя. Также затруднены в дальнейшем маневрирование при заходе на посадку и сама посадка, поскольку в режиме авторотации снижение винтокрылых летательных аппаратов осуществляется с достаточно высокой скоростью, которую при посадке желательно уменьшить.
Для гарантирования безопасности пассажиров винтокрылого летательного аппарата даже в случае отказа двигателя, их двигательные установки обычно содержат два или более блоков двигателей, соединенных с ротором, мощность которых избыточна относительно требований нормального полета так, что в случае отказа одного из них, еще функционирующий блок двигателя способен некоторое время поддерживать летательный аппарат в полете, восполняя мощность, потерянную в результате отказа одного из блоков двигателей.
Известно устройство по патенту на изобретение РФ №2568154 (опубл. 10.11.2015), в котором двигательная система выполнена из четырех одинаковых электродвигателей, передающих вращение на роторы винтокрылого летательного аппарата с помощью ременных передач. Отказ одного из двигателей не приводит к потере работоспособности винтокрылого летательного аппарата.
Недостатком устройства является невозможность применения в качестве средства спасения на уже существующих вертолетах. При этом на многих винтокрылых летательных аппаратах по причинам, связанным с требованием по снижению их веса и габаритов, невозможно установить более чем один блок двигателя, и в случае отказа единственного двигателя возможность управлять винтокрылым летательным аппаратом определяется мастерством пилота по переходу на режим авторотации и посадке в режиме авторотации.
Вариантом спасения в случае отказа единственного двигателя винтокрылого летательного аппарата является использование парашюта. Оптимальным расположением такой спасательной системы является крепление над несущими винтами на валу.
Недостатком таких систем является невозможность управления спуском и, как следствие, возможность повреждения вертолета в результате аварийной посадки.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в расширении арсенала технических средств, обеспечивающих спасение винтокрылого летательного аппарата при отказе основного двигателя, которое можно применять на легких и сверхлегких вертолетах.
Технический результат достигается в устройстве спасения, содержащем корпус, выполненный с возможностью установки на винтокрылый летательный аппарат, в котором жестко закреплены соединенные между собой и подключенные к электрической системе питания винтокрылого летательного аппарата электрический двигатель и блок управления, причем вал электрического двигателя выполнен с возможностью осуществления механического соединения с приводным валом редуктора, обеспечивающего возможность вращения приводного вала редуктора, а блок управления выполнен с возможностью обеспечения включения электрического двигателя при остановке основного двигателя винтокрылого летательного аппарата.
Предпочтительно дополнительно в корпусе разместить автономный блок аккумуляторных батарей или другой источник электрической энергии для питания электрического двигателя устройства спасения, выполненный емкостью, обеспечивающей возможность перехода на режим авторотации путем поддержания оборотов несущего винта после остановки основного двигателя.
Предпочтительно выполнение блока управления с возможностью включения электрического двигателя в ручном режиме.
Предпочтительно выполнение блока управления с возможностью определения отношения числа оборотов основного двигателя N винтокрылого летательного аппарата к числу оборотов ротора M и включения в автоматическом режиме электрического двигателя в случае, если это отношение становится меньше передаточного числа редуктора R.
Предпочтительно выполнение блока управления с возможностью автоматического отключения при нахождении винтокрылого летательного аппарата на земле.
В одном из вариантов исполнения блок управления выполнен с возможностью переключения электрического двигателя, после перехода на авторотацию, в режим генератора и обеспечения подзарядки внутреннего блока аккумуляторных батарей или аккумуляторов электрической системы питания винтокрылого летательного аппарата, а также с возможностью его обратного переключения в режим двигателя при снижении оборотов ротора или при посадке.
В одном из вариантов исполнения вал электрического двигателя выполнен с возможностью соединения с обгонной муфтой, установленной на приводном валу редуктора, с помощью ременной передачи.
Устройство спасения, установленное на вертолете, схематично показано на фиг.1, где 1 - несущий винт вертолета, 2 - вал несущего винта вертолета, 3 - редуктор, 4 - приводной вал редуктора, 5, 6 - ременные передачи, 7 - основной двигатель, 8 - вал основного двигателя, 9 - электродвигатель, 10 - блок аккумуляторных батарей, 11 - блок управления, 12 - корпус устройства, 13 - рама вертолета, 14 - вал электродвигателя, 15, 16 - обгонные муфты, 17, 18 - датчики числа оборотов валов.
Полезная модель реализована в следующем устройстве. В корпусе устройства 12 жестко установлены электродвигатель 9, блок управления 11 и, блок аккумуляторных батарей 10. При этом корпус 12 выполнен с возможностью жесткого крепления на раме вертолета 13, а вал 14 электродвигателя 9 выполнен с возможностью соединения с обгонной муфтой 15, установленной на приводном валу редуктора 4, с помощью ременной передачи 5. Блок управления 11 соединен с датчиком 17 числа оборотов вала 2 и с датчиком 18 числа оборотов вала 8.
Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме полета несущий винт вертолета 1 вращается с помощью вала 2, соединенного с редуктором 3, на приводной вал 4 которого, с помощью ременной передачи 6, через обгонную муфту 16, передается вращение основного двигателя 7. В случае отказа основного двигателя 7, прекращается вращение его оси и, соответственно, ременной передачи 6, после чего по команде от блока управления 11, формируемой пилотом при ручном режиме управления, или в автоматическом режиме в результате выявления падения отношения числа оборотов вала8 к числу оборотов вала 2, запускается электродвигатель 9 от блока аккумуляторных батарей 10, вращение которого передается на приводной вал 4 редуктора 3 с помощью ременной передачи 5 и обгонной муфты 15, а после выхода на режим авторотации по команде от блока управления 11 электродвигатель 9 переключается в режим генератора и заряжает блок аккумуляторных батарей 10, затем при осуществлении маневрирования или перед посадкой по команде от блока управления производится обратное переключение электродвигателя 9 в режим двигателя.
Устройство может работать даже при критическом разрушении или заклинивании основного двигателя вертолета, позволяя не допустить просадку оборотов несущего винта при переходе на режим авторотации, уменьшить скорость снижения и совершить необходимые маневры при заходе на посадку, давая пилоту возможность совершить мягкую посадку в максимально удобном для посадки месте. При этом рост веса вертолета за счет устройства спасения будет незначительным, сравнимым с весом парашютной системы спасения, но, в отличие от нее, обеспечивающий управляемое снижение, с возможностью выполнения предпосадочного маневра, что позволяет его применять даже на легких и сверхлегких вертолетах. Низкий вес устройства спасения определяется тем, что даже при наличии дополнительного блока аккумуляторных батарей (который должен иметь емкость достаточную только для поддержания оборотов лопастей несущего винта при переходе на режим авторотации и уменьшения скорости снижения при совершении посадки), его емкости должно хватать всего лишь на несколько секунд работы электродвигателя, который в свою очередь также имеет незначительный вес, поскольку от него не требуется ни большой мощности взлетных режимов, ни длительного срока работы на максимальной мощности: несколько секунд при переходе на авторотацию, затем вращение в холостом режиме в процессе спуска на авторотации и несколько секунд для уменьшения скорости снижения на авторотации (около 7 м/с) до комфортных для совершения мягкой посадки.
Таким образом, достигается технический результат полезной модели в виде расширение арсенала технических средств, обеспечивающих спасение винтокрылого летательного аппарата при отказе основного двигателя, которое можно применять на легких и сверхлегких вертолетах.