Летательный аппарат - автожир

Полезная модель относится к области авиационной техники, а именно к беспилотным винтокрылым воздушным судам, которые могут быть применены для перевозки грузов, выполнения авиационно-химических и пожарно-спасательных работ.
Известен автожир с вертикальным взлетом и вертикальной посадкой, включающий фюзеляж, с установленным на нем пилоном с головкой ротора, закрепленной к пилону через рамочный шарнир и имеющей торсионную втулку, состоящую из качающегося шарнира и торсиона, набранного из композитных пластин, силовую установку с толкающим винтом регулируемого шага, размещенную за кабиной пилота, хвостовое вертикальное оперение с рулем направления, трехопорное шасси, отличающийся тем, что торсион втулки ротора набран из плоских композитных пластин без изгиба, на концах торсиона установлены лопасти ротора, плоскость крепления качающегося шарнира торсионной втулки ротора развернута на угол не более 40° относительно продольной оси торсиона или плоскость крепления качающегося шарнира торсионной втулки ротора совпадает с продольной осью торсиона, головка ротора закреплена к пилону через рамочный шарнир со смещенной вперед осью качения (RU 2463213, кл. B64C 27/02, 2012 г.).
Известный автожир сложный по конструкции, обладает низкой технологичностью, поскольку для выполнения погрузочно-разгрузочных работ не предусмотрен отдельный отсек. Автожир подходит для выполнения полётов с минимальной полезной нагрузкой.
Известен беспилотный летательный аппарат на основе автожира, включающий фюзеляж, в нижней части которого закреплены переднее колесо и шасси, двигатель с маршевым толкающим винтом, расположенным между фюзеляжем и стабилизатором, мачту, закрепленную на раме, на верхнем конце которой смонтирована головка ротора со свободно вращающимся ротором и механизмы управления летательным аппаратом в виде электронного блока, смонтированного на раме. Беспилотный летательный аппарат снабжен противовесом, закрепленным в центре фюзеляжа на горизонтально расположенной раме, на ее продольной оси, проходящей через ось вращения ротора, за которым установлен блок аккумуляторов. На задней стенке фюзеляжа перед осью вращения ротора закреплен топливный бак. (RU 184608, кл. В64C 27/02, B64C 39/02, 2018 г.)
Однако конструкция известного автожира громоздкая и тяжелая из-за чего возникают проблемы при его транспортировке, монтаже и демонтаже ротора, а также при хранении. Расположение рамы в нижней части воздушного судна и отсутствие оперативно открывающегося отсека для грузов создаёт трудности при выполнении погрузочно-разгрузочных работ и выполнении оперативных монтажно-демонтажных работ при установке целевой нагрузки.
Проблемой полезной модели является устранение недостатков известного летательного аппарата.
Техническим результатом полезной модели является повышение эксплуатационных характеристик летательного аппарата.
Поставленная проблема и заявленный технический результат достигаются за счет того, что летательный аппарат - автожир включает фюзеляж, в нижней части которого на шасси закреплены переднее и боковые колеса, смонтированный на силовом каркасе двигатель с маршевым винтом, мачту, на верхнем конце которой смонтирована головка со свободно вращающимся ротором и механизмы управления летательным аппаратом. Согласно полезной модели обтекатель грузового отсека, обтекатель хвостовой части фюзеляжа, верхняя силовая балка, ротор и щитки боковых колес выполнены съемными. В основании силовой балки мачты ротора установлен шарнир, обеспечивающий складывание мачты до уровня корпуса фюзеляжа. Обшивка фюзеляжа выполнена из композитного многослойного полимерного материала.
Мачта ротора, головка ротора, верхняя и нижняя силовые балки, а также щитки боковых колес выполнены из композитного материала.
В качестве композитного полимерного материала используют углепластик.
Выполнение обтекателя грузового отсека, обтекателя хвостовой части фюзеляжа, верхней силовой балки, головки ротора с ротором съемными, позволяет делать автожир разборным, что обеспечивает его компактность, увеличивает коэффициент весовой отдачи, что является важным моментом при его эксплуатации и позволяет осуществлять его загрузку в контейнер и перевозку любыми видами транспорта, в том числе на автомобиле,
Складывание мачты ротора до уровня корпуса фюзеляжа также обеспечивает достаточную компактность автожира, обеспечивающую его перевозку в контейнере, а наличие шарнира позволяет осуществлять быстрый монтаж - демонтаж ротора при сборке автожира на месте использования, а также выполнять плановое обслуживание и проверку состояния головки ротора и её крепёжных элементов.
Выполнение обшивки фюзеляжа из композитного многослойного полимерного материала, преимущественно из углепластика облегчает вес всего автожира, что положительно сказывается на эксплуатационных характеристиках, облегчая его перевозку, сборку-разборку и за счет снижения веса автожира увеличивает возможность перевозки большего по весу груза, а также расширяется разнообразие транспортных средств, используемых для его перевозки.
Выполнение мачты ротора, корпуса, головки ротора, верхней и нижней силовых балок, а также щитков боковых колес из композитного материала, облегчает вес всей конструкции.
Полезная модель иллюстрируется следующими чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид летательного аппарата - автожира; на фиг. 2 - автожир без обтекателя грузового отсека; на фиг. 3 - летательный аппарат с закрепленным грузом; на фиг. 4 - вид А; на фиг. 5 - вид Б; на фиг. 6 - вид В.
Летательный аппарата - автожир включает фюзеляж. Для расширения функциональных и эксплуатационных возможностей автожира, а также увеличения его коэффициента весовой отдачи, что фактически является основанием для повышения эксплуатационных характеристик, и повышения прочности, обшивка фюзеляжа выполнена из композитного многослойного материала, углепластика (карбона) с отдельными элементами из авиационных алюминиевых сплавов, согласно модульному принципу (компоновке). Фюзеляж состоит из носовой части 1, грузового отсека 2 и хвостовой части 3. Внизу фюзеляжа закреплено переднее шасси 4 с передним колесом 5 и задние боковые шасси 6 с колесами 7, на которые сверху установлены щитки 8. В носовой части 1 фюзеляжа расположен блок 9 управления электроникой. Грузовой отсек 2 расположен в центральной части фюзеляжа и занимает 1/3 его объема. Снизу грузового отсека 2 выполнен загрузочный люк 10. В верхней части фюзеляжа смонтирован элемент 11, в котором закреплена пластина 12, в которой выполнено отверстие под болтовое соединение, на фиг. не показано), с помощью которого надежно фиксируется груз 13. За грузовым отсеком 2 расположена перегородка 14, выполненная из композитного материала, разделяющая грузовой отсек 2 от хвостовой части 3 фюзеляжа. Перегородка 14 связывает основные элементы, испытывающие нагрузки: переднее шасси 4 с передним колесом 5, задние боковые шасси 6 с колесами 7, съемную мотораму 15 двигателя с хвостовым оперением 16, мачту 17 ротора 18. Вдоль перегородки 14 вмонтированы пластины 19 (например, из металла) в которых выполнены отверстия 20 для стыковочного узла, предназначенного для крепления различных элементов конструкции и их соединения между собой. С помощью стыковочного узла со стороны грузового отсека 2 прикрепляют груз 13, а со стороны хвостовой части 3 фюзеляжа - съемную мотораму 15 двигателя с маршевым толкающим винтом 21. Сверху фюзеляжа установлена силовая балка 22 мачты 17, на верхнем конце которой смонтирована головка 23 со свободно вращающимся ротором 18. Головка 23 с ротором 18 прикреплена к мачте 17 с помощью крепежа 24. В основании силовой балки 22 установлен шарнир 25 для возможного складывания мачты 17 до уровня корпуса фюзеляжа. Мачта 17 оснащена стыковочным узлом 26, обеспечивающим быстрый монтаж - демонтаж верхней хвостовой балки 27.
Обшивку фюзеляжа изготавливают методом вакуумного формования из элементов, входящих в состав углепластика - углеткани, углеволокна и полимерного связующего с добавлением отвердителя, в специально спроектированной матрице. Матрица для изготовления силового каркаса делается с закладными - для монолитной мачты 17 ротора 18, отходящей от силового каркаса 14 вверх с фиксированным углом. Такое исполнение используется для аппаратов большой серии под определенную полезную нагрузку.
Летательный аппарат - автожир работает следующим образом.
Летательный аппарат можно использовать для перевозки грузов из одного пункта в другой, для обработки полей химикатами, для перевозки почты и т.д. Для размещения груза 13 в грузовой отсек 2 снимают наружную обшивку грузового отсека 2, открывая тем самым люк 10. С помощью подъемных механизмов груз 13 подтягивают снизу вверх через загрузочный люк 10 и прикрепляют к элементу 11 с помощью стыковочных узлов, расположенных в пластинах 12 и сбоку к перегородке 14 с помощью стыковочных узлов, например в виде болтового соединения, установленного в отверстие 20, образованного в пластине 19. Такая погрузка, организованная снизу вверх, более простая, что положительно сказывается на эксплуатационных характеристиках устройства. После погрузки закрывается грузовой отсек 2 обшивкой фюзеляжа. Автожир может совершать полет.
К преимуществу летательного аппарата также относится возможность его демонтажа для перевозки с одного места на другое. Для этого с помощью крепежа 24 снимают ротор 18, с помощь стыковочного узла 26 отсоединяют верхнюю хвостовую балку 27 и складывают мачту 17 до уровня корпуса фюзеляжа. Снимают мотораму 15 двигателя с маршевым толкающим винтом 21 и нижнюю хвостовую балку 28. В таком разобранном виде автожир может быть помещен в автомобиль, либо контейнер, для перевозки на новый участок различными видами транспорта. За счет преимущественного использования композитных материалов в качестве основной конструкционной составляющей фюзеляжа, в количественном соотношении до 95% от общего состава, вес автожира не превышает 400 кг, что позволяет его перевозить на грузовом автомобиле, а также прицепе, агрегатируемом с легковым автомобилем.
Представленное описание не ограничивается примером исполнения летательного аппарата. В пределах формулы полезной модели оно может быть расширено, например, летательный аппарат может быть выполнен как беспилотным, так и пилотируемым. Использование его также может быть расширено при оснащении аппарата дополнительным навесным оборудованием.
В настоящее время автожир выполнен в стадии технического предложения, ведутся работы по его созданию в форме опытного образца.