Вертолет

Полезная модель относится к области авиации, в частности к конструкциям вертолетов.
Известен вертолет Ми-28 с одним несущим и одним рулевым винтом [Ружицкий Е.И. Вертолеты. Том I. - М.: Виктория, ACT, 1997. С. 174-184].
Недостатками данного вертолета являются отсутствие средств для увеличения скорости полета и непродуктивные затраты энергии на вращение рулевого винта для парирования реактивного момента от несущего винта.
Известен вертолет Ка-226 с двумя соосными несущими винтами [Ружицкий Е.И. Вертолеты. Том I. - М.: Виктория, ACT, 1997. С. 93-96].
Недостатками являются: отсутствие средств для увеличения скорости полета, сложная система механизма управления движением по курсу, невысокий коэффициент полезного действия несущих винтов ввиду сильного взаимного аэродинамического влияния.
Известен вертолет Eurocopter Х3 Hybrid [https://topwar.ru/15884-430-kilometrov-v-chas-demonstrator-vysokoskorostnogo-gibridnogo-vertoleta-eurocopter-x3-hybrid.html] с несущим и рулевым винтом и двумя тянущими винтами. Тянущие винты предназначены для увеличения скорости, они расположены по бокам фюзеляжа на крыльевых консолях.
Недостатками являются: наличие рулевого винта и, соответственно, непродуктивные затраты энергии на вращение рулевого винта, наличие мощной хвостовой балки, трансмиссии и сложных механизмов управления рулевым винтом, увеличивающих массу вертолета, аэродинамическое влияние несущего винта на винты для увеличения скорости полета; вращение этих винтов в зоне нахождения экипажа, что увеличивает шум в кабине и создает сложности с аварийной эвакуацией; дополнительная масса крыльевых консолей.
Данный вертолет принят за прототип.
Проблема заключается в оптимизации решения трех задач: увеличения скорости полета вертолета, уравновешивание реактивного момента от несущего винта и управление движением по курсу.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в реализации более эффективной и простой схемы уравновешивания реактивного момента несущего винта и управления движением по курсу; увеличения скорости полета; снижения массы конструкции; снижения шума в кабине и повышения безопасности ее покидания.
Технический результат достигается тем, что в конструкции вертолета, имеющего несущий винт и два винта для увеличения скорости полета с осями вращения, параллельными плоскости симметрии вертолета, новым является то, что два винта для увеличения скорости полета расположены на концах двух хвостовых балок и имеют дополнительные функции уравновешивания реактивного момента несущего винта и управления движением по курсу.
Сущность полезной модели показана на Фиг. 1.
Здесь: 1 - фюзеляж; 2 - две хвостовые балки; 3 - взлетно-посадочное устройство; 4 - несущий винт; 5 - два винта для увеличения скорости полета, уравновешивания реактивного момента несущего винта и управления движением по курсу.
Вертолет (Фиг. 1) состоит из фюзеляжа 1, двух хвостовых балок 2, взлетно-посадочного устройства 3, несущего винта 4, двух винтов для увеличения скорости полета 5. Винты 5 имеют фиксированный шаг. Привод осуществляется от двух электродвигателей с регулируемой скоростью вращения. Они расположены на свободных концах балок 2. Балки 2 представляют собой легкие трубы малого диаметра и выполнены из композиционного материала. Вертолет снабжен электрогенератором для питания двух электродвигателей, на валах которых закреплены винты для увеличения скорости полета 5. Генератор приводится во вращение от основного двигателя.
Винты для увеличения скорости полета 5 реализуют три основных функции: повышение скорости полета за счет создаваемой ими толкающей силы; уравновешивание реактивного момента от несущего винта и управление движением по курсу за счет разной скорости их вращения.
Эффективность предлагаемой конструкции обеспечивается тем, что в ней исключен рулевой винт с осью вращения, перпендикулярной плоскости симметрии вертолета. Соответственно, исключается мощная хвостовая балка, сопутствующие рулевому винту трансмиссия, редуктор, механизм управления шагом винта. Функция уравновешивания реактивного момента несущего винта и управление движением по курсу совмещается с функцией повышения скорости полета с помощью двух винтов на концах хвостовых балок.
Винты для повышения скорости полета имеют простую конструкцию, так как шаг винтов постоянный. Соответственно, не требуется сложный механизм регулирования шагом лопастей, а также редуктора и трансмиссии. Уравновешивание реактивного момента несущего винта и управление движением по курсу осуществляется за счет раздельного регулирования скорости вращения винтов для увеличения скорости полета 5, и, соответственно, создания управляющего момента относительно центра масса вертолета. С помощью электродвигателей такое регулирование скорости вращения реализуется просто.
В процессе управления вертолетом винты 5 одновременно создают толкающую силу, увеличивающую скорость полета.
Расположение винтов для увеличения скорости полета 5 на хвостовых балках обеспечивает им работу в благоприятных условиях ввиду уменьшения влияния несущего винта, т.к. они удалены от возмущающего потока.
В данной конструкции винты 5 не создают угрозы при аварийном покидании кабины и не создают шум в кабине пилотов.
Упрощение конструкции и снижение массы вертолета определяется тем, что хвостовые балки имеют малый диаметр и, соответственно, меньший вес по сравнению с существующими конструкциями, т.к. они работают только на сжатие, а не на изгиб; внутри нет трансмиссии, редуктора, системы управления шагом винта, и, соответственно, усилений для крепления и обслуживания. Нет также крыльевых консолей для крепления двигателей с винтами, как у прототипа.