ВИНТОКРЫЛЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ
ROTORCRAFT

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение имеет отношение к винтокрылым летательным аппаратам (ВКЛА) и касается в частности вертолетов.
Уровень техники
Одним из путей совершенствования вертолетов является уменьшение относительного веса конструкции фюзеляжа и шасси, что способствует увеличению весовой отдачи и уменьшению первоначальной стоимости вертолетов. Особенно это актуально для легких вертолетов, имеющих ряд особенностей, по сравнению с тяжелыми вертолетами, таких как, слабая нагруженность и переразмеренность (из-за технологических ограничений) элементов конструкции планера вертолетов. Все это негативно влияет на уровень весового совершенства легких вертолетов.
Второй путь совершенствования вертолетов - это увеличение аэродинамического качества вертолетов.
Традиционные пути уменьшения относительного веса конструкции фюзеляжа и шасси вертолета, и увеличения аэродинамического качества вертолета, требует проведения широкомасштабных, дорогостоящих исследований. Это влечет за собой многомиллиардные материальные затраты, сроки в десять и более лет, и абсолютно не гарантированный требуемый результат.
Известен вертолет Во-105 компании Messerschmitt-Bolkow-Blohm (Германия) (https://arsenal-info.ru/b/book/3926861921/6, [1]) с шасси полозкового типа, которое является достаточно легкой конструкцией и достаточно дешевой с точки зрения затрат на эксплуатацию. Основа данного шасси - это две поперечные рессоры, передняя и задняя, расположенные с нижней стороны фюзеляжа вертолета, конструктивно представляющие собой сплошные трубы, к концам которых прикреплены два продольных полоза шасси (по одному с левой и правой сторон фюзеляжа), также представляющие собой сплошные трубы. Амортизация у данного шасси осуществляется за счет упругой деформации (изгиба) поперечных рессор.
Известен легкий вертолет с полозковым шасси FH-1100 компании Hiller (США) (http://www.airwar.ru/enc/uh/rh1100.html, [2]), у которого шасси имеет по две поперечные стойки с левой и правой сторон фюзеляжа, прикрепленных шарнирно к нижней стороне фюзеляжа вертолета, конструктивно представляющие собой сплошные трубы, к концам которых прикреплены два продольных полоза шасси (по одному с левой и правой сторон фюзеляжа), также представляющие собой сплошные трубы. Амортизация у данного шасси осуществляющейся за счет деформации (закручивания) разрезных труб (торсионов), расположенных вдоль фюзеляжа с его левой и правой сторон. При этом один конец каждого из торсионов прикреплен жестко к одному концу соответствующей поперечной стойке шасси, а другой конец каждого из торсионов прикреплен жестко к фюзеляжа.
Из (Патент США US 5217183, [3]) известен вертолет с полозковым шасси, у которого шасси имеет только одну поперечную рессору, расположенную с нижней стороны в задней части фюзеляжа вертолета, к концам которой прикреплены два продольных полоза шасси, расположенных по одному с левой и правой сторон фюзеляжа. В остальном данный вертолет не имеет отличий от известных вертолетов с полозковым шасси.
Из (Патент РФ на изобретение №2600966, [4]) известен вертолет одновинтовой схемы, который, состоит из двух отдельных частей-модулей. Первая часть-модуль включает в себя фюзеляж с прикрепленным к нему шасси. Вторая часть-модуль включает в себя соединенные между собой, несущий винт (НВ), главный редуктор (ГР), двигатель, хвостовую балку и рулевой винт (РВ). Вышеуказанная первая часть-модуль (фюзеляж) прикреплена к вышеуказанной второй части-модулю (конкретно - к корпусу ГР) посредством упругой подвески (посредством амортизаторов), что позволяет радикально уменьшить уровень вибраций в фюзеляже вертолета (в пассажирской кабине), тем самым повышая уровень комфорта для пассажиров.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является вертолет соосной схемы, известный из (http://www.aviajournal.com/arhiv/2000_2002/magazine/archive/20002/st9_2000.html, [5]), полозковое шасси которого имеет только одну поперечную рессору, расположенную с нижней стороны в центральной части фюзеляжа вертолета, к концам которой прикреплены два продольных полоза шасси, расположенных по одному с левой и правой сторон фюзеляжа. При этом поперечная рессора выполнена в виде несущей поверхности (в виде крыла), создающей в горизонтальном полете вертолета подъемную силу. Амортизация у данного шасси осуществляется за счет упругой деформации (изгиба) поперечной рессоры. В остальном данный вертолет не имеет отличий от известных вертолетов с полозковым шасси.
Раскрытие изобретения
Задачей заявляемого изобретения является снижение относительного веса конструкции фюзеляжа и шасси вертолета, а также, увеличение аэродинамического качества вертолета.
Очевидно, если такая задача может быть решена, то это «неочевидное» решение для специалиста, сведущего в соответствующей области техники, поскольку у прототипа и у других известных аналогов она не решена.
Заявляемое изобретение, в одном из возможных вариантов его исполнения, имеет следующие общие с прототипом существенные признаки: винтокрылый летательный аппарат, имеет, фюзеляж, шасси полозкового типа, по меньшей мере один несущий винт, по меньшей мере один двигатель, шасси имеет, одну поперечную стойку, расположенную с левой стороны фюзеляжа и одну поперечную стойку, расположенную с правой стороны фюзеляжа, к одному из концов каждой из вышеуказанных поперечных стоек шасси прикреплено по одному полозу шасси.
Отличительными от прототипа существенными признаками являются: имеются, хвостовая балка, рулевой винт, прикрепленный к хвостовой балке, вышеуказанный фюзеляж имеет, поперечную балку, расположенную в нижней центральной части фюзеляжа, и вертикальную стойку, при этом вышеуказанная вертикальная стойка фюзеляжа своим нижним концом прикреплена к вышеуказанной поперечной балке фюзеляжа, вышеуказанная поперечная стойка шасси, расположенная с левой стороны фюзеляжа, одним своим концом прикреплена шарнирно к левому концу вышеуказанной поперечной балке фюзеляжа, вышеуказанная поперечная стойка шасси, расположенная с правой стороны фюзеляжа, одним своим концом прикреплена шарнирно к правому концу вышеуказанной поперечной балке фюзеляжа, амортизация каждой из вышеуказанных поперечных стоек шасси выполнена в виде, по меньшей мере, одного торсиона, при этом каждый вышеуказанный торсион одним своим концом прикреплен жестко к одному концу соответствующей поперечной стойке шасси, а другим своим концом прикреплен жестко к фюзеляжу, вышеуказанные фюзеляж и шасси представляют собой первую отдельную часть-модуль, вышеуказанные несущий винт, двигатель, хвостовая балка и рулевой винт представляют собой вторую отдельную часть-модуль, вышеуказанная вторая отдельная часть-модуль прикреплена к верхнему концу вышеуказанной вертикальной стойке фюзеляжа посредством упругой подвески, вышеуказанный фюзеляж имеет, в продольной плоскости, форму крылового профиля.
Принятое в заявляемом изобретении крепление между собой, вышеуказанных левой и правой поперечных стоек шасси, поперечной балки фюзеляжа, вертикальной стойки фюзеляжа, и двух отдельных частей-модулей, позволяют передавать нагрузки от второй отдельной части-модуля к первой отдельной части-модулю (на фюзеляж и на левую и правую поперечные стойки шасси) кратчайшим путем. Это позволяет уменьшить относительный вес конструкции фюзеляжа и шасси заявляемого вертолета, что увеличивает весовую отдачу и снижает первоначальную стоимость заявляемого вертолета, по сравнению с известными аналогами.
Выполнение фюзеляжа заявляемого вертолета, в продольной плоскости, в форме крылового профиля, позволяет ему в горизонтальном полета вертолета создавать положительную подъемную силу. Это позволяет разгрузить НВ, что позволяет уменьшить угол установки лопастей НВ, и тем самым предотвратить срыв потока на отступающих лопастях НВ. Все это позволяет, увеличить аэродинамическое качество НВ и вертолета в целом, снизить вибрации в фюзеляже, генерируемые лопастями НВ, что повышает уровень комфорта для пассажиров.
Краткое описание чертежей
На ФИГ. 1÷3 показано заявляемое изобретение в варианте вертолета одновинтовой схемы с рулевым винтом, где цифрами обозначено: 1 - фюзеляж; 2 - передняя левая входная дверь; 3 - задняя левая входная дверь; 4 - вал НВ; 5 - втулка НВ; 6 и 7 - лопасти НВ; 8 - капот; 9 - хвостовая балка: 10 - РВ; 11 - вертикальное оперение; 12 - горизонтальное оперение; 13 - задняя предохранительная опора; 14 - левая поперечная стойка шасси; 15 -правая поперечная стойка; 16 - левый продольный полоз шасси; 17 - правый продольный полоз шасси; 18 - ГР; 19 и 20 - электродвигатели (ЭД); 21 - вертикальная стойка фюзеляжа; 22 - передняя стенка кессона фюзеляжа; 23 - задняя стенка кессона фюзеляжа; 24 - верхняя панель кессона фюзеляжа; 25 - нижняя панель кессона фюзеляжа; 26 - левая стенка кессона фюзеляжа; 27 - правая стенка кессона фюзеляжа; 28 - передняя стенка поперечной балки фюзеляжа; 29 - задняя стенка поперечной балки фюзеляжа; 30 - передний торсион левой поперечной стойки шасси; 31 - передний торсион правой поперечной стойки шасси; 32 - задний торсион левой поперечной стойки шасси; 33 - переднее сидение, расположенное по направлению полета; 34 -заднее сидение, расположенное по направлению против полета; 35 - воздухозаборник капота 8.
На ФИГ. 1 показан вид слева заявляемого изобретения. Показано место выносного вида А.
На ФИГ. 2 показан выносной вид А. Показано место сечения Б-Б. При этом обшивка фюзеляжа 1 и капота 8 условно не показаны.
На ФИГ. 3 показано сечение Б-Б. При этом задние сидения 34 условно не показаны.
Осуществление изобретения
Заявляемый вертолет, в одном из возможных вариантов его исполнения (ФИГ. 1÷3), выполнен по одновинтовой схеме с рулевым винтом. Заявляемый вертолет имеет модульную компоновку, и состоит из двух отдельных частей-модулей. Первая отдельная часть-модуль включает в себя: фюзеляж 1; оборудование, размещенное в фюзеляже 1; шасси. Вторая отдельная часть-модуль включает в себя: ГР 18; ЭД 19 и 20; вал НВ 4; втулку НВ 5; лопасти НВ 6 и 7; хвостовую балку 9; РВ 10; вертикальное оперение 11; горизонтальное оперение 12; и заднюю предохранительную опору 13.
ГР 18 имеет вал НВ 4, к которому прикреплена втулка НВ 5 (любым приемлемым способом, например, как это имеет место у известных вертолетов одновинтовой схемы с рулевым винтом). К втулке НВ 5 прикреплены (любым приемлемым способом, например, как это имеет место у известных вертолетов одновинтовой схемы с рулевым винтом) две лопасти НВ 6 и 7 (НВ может иметь любое приемлемое количество лопастей - одну, две, более двух). ЭД 19 и 20 прикреплены (жестко) к корпусу ГР 18 (любым приемлемым способом, например, фланцевым соединением). При этом ЭД 19 расположен впереди вала НВ 4, а ЭД 20 расположен позади вала НВ 4. ЭД 19 и 20 расположены в плоскости симметрии вертолета (но могут располагаться в любом ином приемлемом месте). Хвостовая балка 9 прикреплена (жестко) к корпусу ГР 18 (любым приемлемым способом, например, посредством фланцевого соединения). РВ 10 закреплен на конце хвостовой балки 9 (РВ 10 может иметь любое приемлемое количество лопастей). РВ 10 приводится в действие своим ЭД (на ФИГ. 1÷3 не показан), установленном на конце хвостовой балки 9 (возможен вариант, когда привод РВ 10 осуществляется от ГР 18 посредством трансмиссии - как у известных вертолетов одновинтовой схемы с рулевым винтом). Вертикальное оперение 11 закреплено на конце хвостовой балке 9, к верхнему концу которого прикреплено горизонтальное оперение 12 (прикреплено к вертикальному оперению 11 по Т-образной схеме). Предохранительная опора 13 прикреплена к нижнему концу вертикального оперения 11.
Фюзеляж 1 заявляемого вертолета имеет в продольной плоскости форму крылового профиля (фюзеляж 1 выполнен несущим - создающим в горизонтальном полете вертолета положительную подъемную силу). Фюзеляж 1 имеет с левой стороны переднюю 2 и заднюю 3 входные двери. С правой стороны фюзеляжа 1 расположены точно такие же, как и с левой стороны фюзеляжа 1, две входные двери - передняя и задняя (на ФИГ. 1÷3 не показаны). Фюзеляж 1 в своей нижней центральной части имеет кессон, состоящий из, передней стенки кессона фюзеляжа 22, задней стенки кессона фюзеляжа 23, верхней панели кессона фюзеляжа 24, нижней панели кессона фюзеляжа 25 (образованной внешней поверхностью нижней центральной части фюзеляжа 1 на участке между передней стенкой кессона фюзеляжа 22 и задней стенкой кессона фюзеляжа 23), левой стенки кессона фюзеляжа 26, правой стенки кессона фюзеляжа 27. Внутри кессона фюзеляжа имеется поперечная (горизонтально расположенная - но может иметь и иное расположение) балка (коробчатого прямоугольного поперечного сечения - но может иметь любую иную приемлемую форму, например, в форме трубы круглого поперечного сечения), образованная передней стенкой поперечной балки фюзеляжа 28, задней стенкой поперечной балки фюзеляжа 29, верхней панелью кессона фюзеляжа 24 (на участке между передней 28 и задней 29 стенками поперечной балки фюзеляжа), нижней панелью кессона фюзеляжа 25 (на участке между передней 28 и задней 29 стенками поперечной балки фюзеляжа). Таким образом, вышеуказанная поперечная балка фюзеляжа расположена в нижней центральной части фюзеляжа. Фюзеляж 1 имеет вертикальную стойку 21 (коробчатого прямоугольного поперечного сечения - но может иметь любую иную приемлемую форму, например, в форме трубы круглого поперечного сечения), расположенную в плоскости симметрии вертолета (как один из возможных вариантов исполнения - однако, она может быть смещена относительно плоскости симметрии вертолета или влево или вправо на требуемую величину). Вертикальная стойка фюзеляжа 21 нижним своим концом прикреплена жестко (любым приемлемым способом, например, посредством фланцевого соединения) к вышеуказанной поперечной балке фюзеляжа, а верхним своим концом прикреплена посредством упругой подвески (при помощи амортизаторов любого приемлемого типа (на ФИГ. 1÷3 не показаны), задача которых поглощение и рассеивание энергии колебаний, идущих от лопастей НВ 6 и 7 к фюзеляжу 1) к корпусу ГР 18. Однако, верхний конец вертикальной стойки фюзеляжа 21 может быть прикреплен к корпусу ГР 18 и жестко (например, посредством фланцевого соединения). Таким образом, вертикальная стойка фюзеляжа 21 расположена в центральной части фюзеляжа 1.
Вертикальная стойка фюзеляжа 21, в силовом отношении, не соединена (но может быть и соединена) с верхней поверхностью фюзеляжа 1 (в месте выхода вертикальной стойки фюзеляжа 21 из фюзеляжа 1 имеется отверстие, закрытое деталью, например, выполненной в форме сильфона (как один из возможных вариантов исполнения), а между конструкцией вертикальной стойки фюзеляжа 21 и конструкцией верхней поверхности фюзеляжа 1 имеются зазоры требуемой величины).
В вышеуказанном кессоне фюзеляжа расположены аккумуляторные батареи (на ФИГ. 1÷3 не показаны), служащие для питания ЭД 19 и 20 и ЭД привода РВ.
Заявляемый вертолет имеет шасси полозкового типа. К левому концу вышеуказанной поперечной балке фюзеляжа прикреплена шарнирно (любым приемлемым образом, например, соединением типа ухо-вилка) одним своим концом левая поперечная стойка шасси 14, а к правому концу вышеуказанной поперечной балки фюзеляжа прикреплена шарнирно (любым приемлемым образом, например, соединением типа ухо-вилка) одним своим концом правая поперечная стойка шасси 15. Оси вышеуказанных шарниров поперечных стоек шасси 14 и 15 параллельны плоскости симметрии вертолета (как один из возможных вариантов - но могут быть расположены любым иным приемлемым образом). Поперечные стойки шасси 14 и 15 представляют собой трубы круглого поперечного сечения с наконечниками на обоих своих концах (как один из возможных вариантов исполнения - но могут иметь любую иную приемлемую конструкцию). К одному из концов левой поперечной стойке шасси 14 прикреплен (любым приемлемым образом, например, как у известных вертолетов с полозковым шасси) левый полоз шасси 16, расположенный вдоль фюзеляжа 1. К одному из концов правой поперечной стойке шасси 15 прикреплен (аналогичным образом) правый полоз шасси 17, расположенный вдоль фюзеляжа 1. Амортизация левой поперечной стойки шасси 14 выполнена на основе двух торсионов - переднего торсиона 30 и заднего торсиона 32, выполненных в виде разрезных труб (но могут быть использованы любые иные приемлемые типы торсионов: пруток, труба, пакет пластин, и др.). При этом задний конец переднего торсиона 30 прикреплен жестко (любым приемлемым образом, например, посредством или шлицевого соединения или фланцевого соединения) к одному из концов (шарнирно прикрепленному к левому концу поперечной балке фюзеляжа) левой поперечной стойке шасси 14, а передний конец переднего торсиона 30 прикреплен жестко (любым приемлемым образом, например, посредством или шлицевого соединения или фланцевого соединения) к передней стенке кессона фюзеляжа 22. Передний конец заднего торсиона 32 прикреплен жестко (любым приемлемым способом, например, посредством или шлицевого соединения или фланцевого соединения) к одному из концов (шарнирно прикрепленному к левому концу поперечной балке фюзеляжа) левой поперечной стойки шасси 14, а задний конец заднего торсиона 32 прикреплен жестко (любым приемлемым образом, например, посредством или шлицевого соединения или фланцевого соединения) к задней стенке кессона фюзеляжа 23. При этом задний торсион 32 имеет свободный ход (то есть, он вступает в работу после того, как левая поперечная стойка шасси 14 повернется вокруг оси своего шарнира (расположенного в поперечной балке фюзеляжа) на некоторый угол). Это сделано для более плавной работы амортизации шасси. Однако, торсион 32 может и не иметь свободного хода. Вышеуказанные торсионы 30 и 32 могут крепиться, к левой поперечной стойке шасси 14, и к передней 22 и задней 23 стенкам кессона фюзеляжа или жестко (как в рассмотренном выше случае), или упруго (например, посредством амортизаторов любого приемлемого типа - пружины, резины, и др.). Амортизация правой поперечной стойки шасси 15 выполнена аналогично амортизации левой поперечной стойки шасси 14 - то есть, на основе двух торсионов (переднего торсиона 31 и заднего торсиона (на ФИГ. 1÷3 не показан), при этом вышеуказанные торсионы крепятся к правой поперечной стойке шасси 15 и к передней 22 и задней 23 стенкам кессона фюзеляжа так же, как торсионы 30 и 32 крепятся к левой поперечной стойке шасси 14 и к передней 22 и задней 23 стенкам кессона фюзеляжа.
Таким образом, у заявляемого вертолета шасси выполнено двухопорным - одна левая опора (левая поперечная стойка шасси 14 с левым полозом шасси 16) и одна правая опора (правая поперечная стойка шасси 15 с правым полозом шасси 17).
На верхней панели кессона фюзеляжа 24 установлены, два передних сидения (кресла) 33 (одно сидение для пилота, а второе сидение или для второго пилота или для пассажира), расположенные в направлении по полету, и два задних сидения (кресла) 34 (для двух пассажиров), расположенные в направлении против полета. Вышеуказанная вертикальная стойка фюзеляжа 21 расположена между спинками сидений 33 и 34. Между спинками сидений 33 и 34, слева и справа от вертикальной стойки фюзеляжа 21, имеется место для багажа пассажиров.
На вышеуказанную конструкцию фюзеляжа 1 заявляемого вертолета можно посмотреть и иначе. А именно. Фюзеляж 1 имеет поперечную балку, к которой прикреплены, вертикальная стойка фюзеляжа 21, кессон фюзеляжа, левая 14 и правая 15 поперечные стойки шасси. Суть от этого не меняется.
Таким образом, заявляемый вертолет состоит из двух отдельных частей-модулей, соединенных между собой посредством упругой подвески (посредством амортизаторов).
Заявляемый вертолет имеет электродистанционную систему управления (как один из возможных вариантов - но может иметь и любую иную приемлемую систему управления, например, механическую систему управления). При этом управляющие электрические сигналы с фюзеляжа 1 (с вертикальной стойки фюзеляжа 21) на ГР 18 (и далее к гидроцилиндрам системы управления вертолетом - на ФИГ. 1÷3 не показаны) передаются по проводам, например, выполненным в районе вышеуказанной упругой подвески (амортизаторов) в виде пружины. Электрическая энергия от аккумуляторных батарей (на ФИГ. 1÷3 не показаны), размещенных в вышеуказанном кессоне фюзеляжа, к ЭД 19 и 20 и к ЭД (на ФИГ. 1-3 не показан) привода РВ 10, на участке между фюзеляжем 1 (вертикальной стойкой фюзеляжа 21) и ГР 18, передается по электрическим проводам, например, выполненным в районе вышеуказанной упругой подвески (амортизаторов), в виде пружины.
Таким образом, с первой отдельной части-модуля (с фюзеляжа 1) на вторую отдельную часть-модуль (на ГР 18, ЭД 19 и 20, хвостовую балку 9 и др.) передаются только управляющие электрические сигналы и электрическая энергия (а в обратном направлении - передаются электрические сигналы от датчиков, расположенных на ГР 18 и ЭД 19 и 20, и ЭД привода РВ 10).
Имеются также все остальные агрегаты и оборудование, необходимые для полета заявляемого вертолета, которые не влияют на принципиальную возможность реализации заявляемого изобретения, а поэтому, здесь не перечисляются.
Принятое в заявляемом вертолете крепление ГР 18 (то есть, второй отдельной части-модуля) к вертикальной стойке фюзеляжа 21 (к первой отдельной части-модулю) посредством упругой подвески (амортизаторов), при горизонтальном полете заявляемого вертолета позволяет вибрациям, генерируемым лопастями НВ 6 и 7 и лопастями РВ 10, не передаваться на фюзеляж 1 (фюзеляж 1 виброизолирован от ГР 18). Это позволяет радикально уменьшить уровень вибраций в фюзеляже 1 (в пассажирской кабине) до любого требуемого уровня (например, до уровня, свойственного известным легковым автомобилям), а также снизить усталостные напряжения в элементах конструкции фюзеляжа 1 и увеличить срок службы оборудования (электронного, радио-навигационного и др.), размещенного в фюзеляже 1. При этом так как заявляемый вертолет имеет электродистанционную систему управления, то перемещения ГР 18 и фюзеляжа 1 друг относительно друга не приводят к нарушению ее нормальной работы, так как управляющие электрические сигналы с фюзеляжа 1 (с вертикальной стойки фюзеляжа 21) на ГР 18 (и далее к гидроцилиндрам системы управления) передаются по проводам, выполненным в районе вышеуказанной упругой подвески в виде пружины, которая может удлиняться и укорачиваться. Управляющие сигналы могут передаваться и по оптическому кабелю (или любым иным приемлемым способом). Перемещения ГР 18 (а, следовательно, и ЭД 19 и 20, и ЭД привода РВ 10) и фюзеляжа 1 друг относительно друга не влияют на нормальную работу ЭД 19 и 20, и ЭД привода РВ 10, так как электрическая энергия от аккумуляторных батарей, размещенных в кессоне фюзеляжа, к ЭД 19 и 20 и ЭД привода РВ 10, на участке между фюзеляжем 1 (вертикальной стойкой фюзеляжа 21) и ГР 18, передается по электрическим проводам, например, выполненным в районе вышеуказанной упругой подвески (амортизаторов) в виде пружины, которая может удлиняться и укорачиваться.
Таким образом, в заявляемом изобретении перемещения ГР 18 и фюзеляжа 1 друг относительно друга не приводят к нарушению нормальной работы ни одной из систем вертолета.
У известных вертолетов фюзеляж создает, в основном, только аэродинамическое сопротивление, и незначительную подъемную силу, причем, на крейсерской (и на максимальной) скорости полета фюзеляж вертолета установлен под отрицательный угол атаки, что создает отрицательную подъемную силу на фюзеляже, которую нужно компенсировать путем увеличения тяги НВ, что, в свою очередь, ведет к переразмериванию (по силе тяги) НВ вертолета.
С точки зрения возможности увеличения аэродинамического качества вертолета, ранее неиспользованным резервом является использование фюзеляжа вертолета в качестве несущей поверхности, создающей при горизонтальном полете вертолета положительную подъемную силу.
В заявляемом изобретении вышеуказанный неиспользованный резерв используется. Фюзеляж 1 заявляемого вертолета имеет, в продольной плоскости, форму крылового профиля. В горизонтальном полете заявляемого вертолета (при любой скорости полета) его фюзеляж 1 (продольная ось (хорда) фюзеляжа 1) установлен на положительный угол атаки, и он создает значительную положительную подъемную силу (большую, чем фюзеляжи известных вертолетов). Это позволяет в горизонтальном полете заявляемого вертолета разгрузить его НВ, что позволяет уменьшить угол установки лопастей НВ 6 и 7, предотвратить срыв потока на отступающих лопастях НВ, и тем самым увеличить аэродинамическое качество заявляемого вертолета и снизить вибрации, генерируемые лопастями НВ 6 и 7, что повышает уровень комфорта для пассажиров, размещенных в фюзеляже.
В заявляемом вертолете первая отдельная часть-модуль (в том числе, продольная ось (хорда) фюзеляжа 1) может быть выполнена, или без возможности изменения своего углового положения (в продольной плоскости) по отношению ко второй отдельной части-модулю (в том числе, по отношению к НВ), или с возможностью изменения своего углового положения (в продольной плоскости) по отношению ко второй отдельной части-модулю. То есть, в последнем случае первая отдельная часть-модуль прикреплена шарнирно (в одном из возможных вариантов, ось данного шарнира перпендикулярна плоскости симметрии вертолета) ко второй отдельной части-модулю. Это позволит при любой скорости горизонтального полета устанавливать фюзеляж 1 (продольную ось (хорду) фюзеляжа 1) под оптимальный (с точки зрения получения максимального аэродинамического качества фюзеляжа 1) угол атаки.
Размещение пилота и переднего пассажира, с одной стороны, и двух задних пассажиров, с другой стороны, в положении спина к спине, позволяет наиболее удачно согласовать конфигурации тел пилота и пассажиров в их сидячем положении с формой фюзеляжа 1 в виде крылового профиля. Это позволяет фюзеляжу 1 иметь форму крылового профиля с минимальной длиной хорды, а, следовательно, иметь минимальную смачиваемую поверхность фюзеляжа 1, что уменьшает аэродинамическое сопротивление фюзеляжа 1 при горизонтальном полета вертолета, а, следовательно, увеличивает аэродинамическое качество заявляемого вертолета.
С точки зрения возможности увеличения весовой отдачи вертолета, ранее неиспользованным резервом является использование рамной конструктивно-силовой схемы фюзеляжа вертолета, которая для легкого вертолета более эффективна, по сравнению с фюзеляжем балочного типа.
У заявляемого вертолета этот ранее неиспользованный резерв используется.
В момент посадки вертолета нагрузки от полозов шасси 16 и 17 (контактирующих в момент посадки вертолета с поверхностью земли), через поперечные стойки шасси 14 и 15, и через деформацию (закручивание) торсионов 30, 31 и 32, передаются на переднюю 22 и заднюю 23 стенки кессона (крутящий момент от торсионов 30, 31 и 32 воспринимается в плоскости передней 22 и задней 23 стенок кессона путем сдвига данных стенок кессона).
Принятое в заявляемом изобретении крепление между собой, левой 14 и правой 15 поперечных стоек шасси, поперечной балки фюзеляжа, вертикальной стойки фюзеляжа 21 и вышеуказанной второй отдельной части-модуля, позволяют передавать нагрузки от вышеуказанной второй отдельной части-модуля на фюзеляж 1 и далее на левую 14 и правую 15 поперечные стойки шасси кратчайшим путем. Это позволяет уменьшить относительный вес конструкции фюзеляжа и шасси, что увеличивает весовую отдачу и снижает первоначальную стоимость заявляемого вертолета.
Крепление вышеуказанного кессона фюзеляжа (к которому с верхней стороны прикреплены сидения 33 и 34, и на котором размещен багаж пассажиров) к вышеуказанной поперечной балке фюзеляжа, позволяет нагрузки от размещенных в кессоне аккумуляторных батарей и размещенных на кессоне сидений 33 и 34 (нагрузки от пилота и пассажиров) и багажа пассажиров передавать к вышеуказанной второй отдельной части-модулю и к левой 14 и правой 15 поперечным стойкам шасси кратчайшим путем. Это позволяет уменьшить относительный вес конструкции фюзеляжа и шасси вертолета, что увеличивает весовую отдачу и снижает первоначальную стоимость заявляемого вертолета.
Вышеуказанные кессон и поперечная балка фюзеляжа имеют большую строительную высоту (которая определяется строительной высотой сидений для пилота и пассажиров), что также позволяет уменьшить относительный вес конструкции фюзеляжа вертолета, что увеличивает весовую отдачу и снижает первоначальную стоимость заявляемого вертолета.
У известных вертолетов с полозковым шасси при посадке вертолета с малым весом или малой вертикальной скоростью возможны жесткие (ударные) нагрузки на конструкцию фюзеляжа вертолета.
В заявляемом изобретение задний торсион 32 левой поперечной стойки шасси 14 (и задний торсион правой поперечной стойки шасси 15) имеет свободный ход (передний торсион 30 левой поперечной стойки шасси 14 и передний торсион 31 правой поперечной стойки шасси 15 свободного хода не имеют - они вступают в работу с самого начала работы левой 14 и правой 15 поперечных стоек шасси). То есть, задний торсион 32 левой поперечной стойки шасси 14 (и задний торсион правой поперечной стойки шасси 15) вступает в работу после того, как левая поперечная стойка шасси 14 (и правая поперечная стойка шасси 15) повернется вокруг оси своего шарнира (расположенного в поперечной балке фюзеляжа) на некоторый угол. Это делает работу амортизации шасси заявляемого вертолета более плавной (мягкой). Кроме того, при грубой посадке заявляемого вертолета, один из торсионов левой 14 и правой 15 поперечных стоек шасси может разрушаться, тем самым поглощать энергию удара (то есть, один из торсионов каждой из поперечных стоек шасси может являться энергопоглощающим элементом).
В заявляемом изобретении ГР 18, передний конец хвостовой балки 9 и ЭД 19 и 20 размещены под капотом 8, который неподвижно (жестко) прикреплен к верхней поверхности фюзеляжа 1. При этом между конструкцией капота 8 и фюзеляжа 1, с одной стороны, и конструкцией ГР 18, хвостовой балки 9 и ЭД 19 и 20, с другой стороны, имеются зазоры такой величины, что при взаимном перемещении вышеуказанных первой отдельной части-модуля и второй отдельной части-модуля (на всех режимах полета заявляемого вертолета), вышеуказанные детали не касаются (не задевают) друг друга.
Принятое в заявляемом вертолете жесткое крепление ЭД 19 и 20 непосредственно к корпусу ГР 18 на любых режимах полета вертолета не вызывает больших перемещений ГР 18 и ЭД 19 и 20 друг относительно друга, что не приводит к нарушению нормальной работы трансмиссии, соединяющей ГР 18 и ЭД 19 и 20.
В передней части капота 8 имеется воздухозаборник 35, служащий для подвода воздуха из окружающей атмосферы к ГР 18 и ЭД 19 и 20 для их охлаждения. Между валом НВ 4 (включая автомат перекоса - на ФИГ. 1÷3 не показан) и конструкцией капота 8 имеются зазоры требуемой величины (чтобы на любом режиме полета, при взаимных перемещениях вышеуказанных первой отдельной части-модуля и второй отдельной части-модуля, они не задевали друг за друга). В таком варианте исполнения заявляемого вертолета, на всех его режимах полета, воздух из окружающей атмосферы в подкапотное пространство капота 8 поступает через воздухозаборник 35. ЭД 19 и 20 через свои воздухозаборники (на ФИГ. 1÷3 не показаны) забирают часть воздуха для своего охлаждения непосредственно из под капотного пространства. ГР 18 обдувается проходящим через подкапотное пространство потоком воздуха. После этого воздух, использованный для охлаждения ГР 18 и ЭД 19 и 20, через зазоры (на ФИГ. 1÷3 не показаны) между хвостовой балкой 9 и задней частью капота 8 выходит в окружающую атмосферу. Возможен вариант, когда в канале воздухозаборника 35 установлен вентилятор (например, приводимый в действие своим электродвигателем), который принудительно подает воздух из окружающей атмосферы в подкапотное пространство капота 8. Возможны иные приемлемые варианты исполнения охлаждения ГР 18 и ЭД 19 и 20 - это не принципиально.
Заявляемый вертолет может быть выполнен по любой приемлемой схеме: одновинтовой (как в показанном на ФИГ. 1÷3 варианте); соосной; с перекрещивающимися несущими винтами («синхроптер»); поперечной и др. При этом во всех вариантах несущий винт (или несущие винты) крепятся к вышеуказанной вертикальной стойке фюзеляжа (или непосредственно, или посредством промежуточных деталей - например, ГР (как в показанном на ФИГ. 1÷3 варианте)). Хвостовая балка (если она имеется) может крепиться, или к корпусу ГР (как в показанном на ФИГ. 1÷3 варианте), или непосредственно к фюзеляжу.
При выполнении заявляемого изобретения по одновинтовой схеме с механическим приводом НВ, он может быть выполнен: с рулевым винтом (как в показанном на ФИГ. 1÷3 варианте); с фенестроном; по схеме NOTAR (например, как у известного вертолета MD-520N компании McDonnell Douglas Helicopter (США)); и др.
Заявляемое изобретение может быть выполнено как с механическим приводом НВ (как в показанном на ФИГ. 1÷3 варианте), так и с иным приводом НВ, например, реактивным. При этом в последнем случае ГР, как такового нет, но есть агрегат, к которому прикреплен вал НВ. Этот агрегат прикреплен к вышеуказанной вертикальной стойке фюзеляжа.
Заявляемое изобретение может иметь любое приемлемое количество двигателей любого приемлемого типа: электродвигатели (как в показанном на ФИГ. 1÷3 варианте); турбовальные двигатели; поршневые двигатели внутреннего сгорания; и др. Двигатели могут располагаться в любом приемлемом месте по отношению к ГР (спереди, сзади, слева, справа, и др.).
В заявляемом изобретении двигатель может жестко крепиться к корпусу ГР любым приемлемым способом: посредством фланцевого соединения (как в показанном на ФИГ. 1÷3 варианте); посредством фермы; и др. Например, возможен вариант, отличающийся от рассмотренного выше варианта тем, что двигатель закреплен на хвостовой балке (то есть, в этом случае двигатель жестко крепится к корпусу ГР посредством хвостовой балки, которая жестко прикреплена к корпусу ГР). Таким образом, двигатель может жестко крепится к корпусу ГР или непосредственно или посредством других деталей (в частности, посредством хвостовой балки) или посредством других промежуточных деталей - это не принципиально.
В заявляемом изобретении вторая отдельная часть-модуль (в частности ГР) может крепиться к первой отдельной части-модулю (к фюзеляжу) или при помощи упругой подвески (амортизаторов любого приемлемого типа: жидкостно-газового; резинового; пружинного; комбинация из вышеуказанного; и др.), как в показанном на ФИГ. 1÷3 варианте, или жестко (например, посредством фланцевого соединения).
В заявляемом изобретении вторая отдельная часть-модуль (в частности ГР) может крепиться к первой отдельной части-модулю (к фюзеляжу) любым приемлемым количеством опор (или жестко или при помощи амортизаторов): тремя опорами; четырьмя опорами; и др.
Заявляемый вертолет может иметь фюзеляж любой приемлемой формы: крылового профиля (как в показанном на ФИГ. 1÷3 варианте); тела вращения; и др.
Заявляемый вертолет может иметь любую приемлемую размерность; 4-х местным (как в показанном на ФИГ. 1÷3 варианте); 2-х местным; 6-ти местным; и др.
Заявляемый вертолет может быть, как пилотируемым (как в показанном на ФИГ. 1÷3 варианте), так и беспилотным.
Возможен вариант исполнения заявляемого изобретения, когда у него вышеуказанная вертикальная стойка фюзеляжа 21 выполнена в виде амортизатора любого приемлемого типа (жидкостно-газового, резино-металлического, пружинного и др.). При этом вышеуказанная вертикальная стойка фюзеляжа 21 может иметь (но может и не иметь) два (или по меньшей мере один) подкоса (один подкос расположен в плоскости симметрии вертолета, а второй подкос расположен в плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии вертолета), которые также выполнены в виде амортизаторов любого приемлемого типа (жидкостно-газового, резинометаллического, пружинного и др.).
Возможен вариант исполнения заявляемого изобретения, отличающийся от рассмотренных выше вариантов тем, что у него нет ГР как такового. В этом случае вал двигателя непосредственно соединен с валом НВ, при прочих равных условиях. В этом случае корпус двигателя прикреплен к фюзеляжу (к вертикальной стойке фюзеляжа) посредством или упругой подвески (амортизаторов любого приемлемого типа) или жестко.
Возможен вариант исполнения заявляемого изобретения, отличающийся от рассмотренных выше вариантов тем, что у него внутри вышеуказанных торсионов расположены еще торсионы, имеющие свободный ход и служащие, при их разрушении, для поглощения энергии удара при грубой посадке заявляемого вертолета.
В заявляемом вертолете амортизация шасси может быть выполнена как за счет деформации (закручивания) торсионов (как в показанном на ФИГ. 1÷3 варианте), так и любым иным приемлемым образом, например, за счет деформации (изгиба) поперечных стоек шасси. В последнем случае поперечные стойки шасси жестко прикреплены к поперечной балке фюзеляжа.
Возможен вариант исполнения заявляемого вертолета, когда у него задняя предохранительная опора 13 использована в качестве задней опоры шасси (то есть, в этом варианте шасси заявляемого вертолета выполнено трехопорным с хвостовой опорой - а не двухопорным, как в показанном на ФИГ. 1÷3 варианте).
В заявляемом изобретении вышеуказанные первая и вторая отдельные части-модули могут совершенствоваться независимо друг от друга, что представляет известные преимущества.
В заявляемом изобретении левая 14 и правая 15 поперечные стойки шасси могут иметь любое приемлемое конструктивное исполнение: в виде трубы круглого поперечного сечения (как в показанном на ФИГ. 1÷3 варианте); в виде трубы квадратного поперечного сечения; и др.
В заявляемом изобретении полозы шасси 16 и 17 могут иметь любое приемлемое конструктивное исполнение: в виде трубы круглого поперечного сечения (как в показанном на ФИГ. 1÷3 варианте); в виде трубы квадратного поперечного сечения; и др.
В заявляемом изобретении левая 14 и правая 15 поперечные стойки шасси, расположенные в нижней центральной части фюзеляжа, могут быть выполнены несущими - в виде крыла (создающими положительную подъемную силу в горизонтальном полете заявляемого вертолета).
Заявляемый вертолет может иметь как полозковое шасси (как в показанном на ФИГ. 1÷3 варианте), так и колесное шасси. В последнем случае, в одном из возможных вариантов исполнения, к каждому полозу шасси 16 и 17 прикреплены, по меньшей мере по одному колесу впереди и по одному колесу сзади от соответствующей поперечной стойки шасси.
Таким образом, в заявляемом изобретении НВ прикреплен (или непосредственно или посредством других деталей (например, ГР)) к вертикальной стойке фюзеляжа 21.