ВИНТОКРЫЛ
ROTARY-WING AIRCRAFT

Изобретение относится к области воздухоплавания, а именно к летательным аппаратам с несущими винтами.
Известен винтокрыл, содержащий фюзеляж, движитель для создания тяги преимущественно при горизонтальном полете, крылья, установленные на роторах с возможностью вращения и создания подъемной тяги и возможностью их фиксации в заданном положении при горизонтальном полете (см. US 2009/0014599 А1, опубл., 15.01.2009).
Недостатком известного винтокрыла является наличие неуравновешенной силы инерции, действующей вдоль фюзеляжа в моменты пересечения траекторий вращающихся крыльев в передней и задней точках. Эта сила равна удвоенной центробежной силе, действующей на крыло. Указанное явление возникновения силы инерции в двух точках траектории используется в механизмах Ланчестера при уравновешивании поршневых двигателей внутреннего сгорания.
Известен винтокрыл, содержащий фюзеляж, движитель для создания тяги преимущественно при горизонтальном полете, крылья, установленные на роторах с возможностью вращения и создания подъемной тяги и возможностью их фиксации в заданном положении при горизонтальном полете (см. US 4793572 А, опубл., 27.12.1988).
Недостатками известного винтокрыла являются невозможность расположения одного из крыльев каждого ротора в положении максимальной аэродинамической эффективности при его фиксации, так как крылья одного ротора вращаются в одну сторону и при перемещении крыльев в фиксированное положение одно из крыльев устанавливается задней (во время вращения) частью вперед. То есть оно не выполняет в полной мере функции крыла в горизонтальном полете, что снижает показатели винтокрыла в части полезной нагрузки.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эффективности использования летательного аппарата.
Поставленная задача достигается тем, что в винтокрыле, содержащем фюзеляж, крылья, установленные на роторах с возможностью вращения и создания, по меньшей мере, подъемной тяги, согласно изобретению роторы расположены последовательно вдоль фюзеляжа, на оси вращения каждого ротора установлены два крыла, вращающиеся в противоположных направлениях в разных плоскостях, а угловое положение каждого крыла при его вращении синхронизировано с угловым положением остальных крыльев, при этом противоположно вращающаяся пара крыльев одного ротора находится в противофазе противоположно вращающейся паре крыльев другого ротора с возможностью уравновешивания центробежных сил и моментов всех четырех вращающихся крыльев.
Поставленная задача достигается также тем, что он может содержать движитель для создания тяги при горизонтальном полете.
Поставленная задача достигается также тем, что крылья могут быть установлены с возможностью их фиксации относительно фюзеляжа в заданном положении при горизонтальном полете.
Поставленная задача достигается также тем, что каждое крыло может быть снабжено автономным приводом от электрической машины.
Изобретение поясняется при помощи чертежей.
На фиг. 1 показан винтокрыл с вращающимися крыльями;
На фиг. 2 - то же, в другом положении крыльев;
На фиг. 3 - винтокрыл, вид спереди;
На фиг. 4 - винтокрыл, вид сбоку;
На фиг. 5 - винтокрыл, изометрия с фиксированными крыльями.
Описываемый винтокрыл содержит фюзеляж 1, крылья 2, 3, 4 и 5, установленные соответственно на роторах 6 и 7, которые расположены последовательно вдоль фюзеляжа 1. На оси вращения ротора 6 установлена пара крыльев 2 и 3, а на оси вращения ротора 7 - пара крыльев 4 и 5. Крыло 2 вращается в противофазе крылу 3, а крыло 4 - в противофазе крылу 5. То есть на каждом роторе 6 и 7 крылья вращаются в противоположных направлениях, уравновешивая момент и центробежные силы на каждом роторе 6 и 7. При этом противоположно вращающаяся пара крыльев 2 и 3 ротора 6 находяися в противофазе противоположно вращающейся паре крыльев 4 и 5 ротора 7 с возможностью уравновешивания центробежных сил и моментов всех четырех вращающихся крыльев 2-5. Для этого угловое положение каждого крыла 2-5 при его вращении синхронизировано с угловым положением остальных крыльев.
Винтокрыл может содержать движитель (на чертежах не показан) для создания тяги при горизонтальном полете, либо горизонтальная тяга создается вращающимися крыльями.
Крылья 2-5 могут быть установлены с возможностью их фиксации относительно фюзеляжа 1 в заданном положении при горизонтальном полете винтокрыла.
Каждое крыло 2-5 может быть снабжено автономным приводом от электрической машины (на чертежах не показаны).
Винтокрыл работает следующим образом. При взлете, вертикальном полете или полете в режиме вертолета крылья 2-5 приводятся во вращение таким образом, что крылья 2 и 3 ротора 6 вращаются в противоположные стороны в параллельных плоскостях и точки пересечения их траектории вращения, в плане, расположены на воображаемой продольной оси фюзеляжа 1, то есть в вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось фюзеляжа 1. Крылья 3 и 4 другого ротора 7 вращаются также в противоположные стороны и точки пересечения их траекторий вращения также расположены в плане на той же воображаемой оси фюзеляжа 1. При этом момент пересечения указанных траекторий обеих пар крыльев при их вращении совпадает по времени, а направление концов пары крыльев 2 и 3 противоположно направлению концов пары крыльев 4 и 5 в моменты пересечения их траекторий вращения с воображаемой продольной осью фюзеляжа 1. Указанное условие синхронизированного вращения всех крыльев 2-5 позволяет полностью уравновесить как центробежные силы, так и реактивные моменты, действующие на фюзеляж 1. При этом каждое крыло 2-5 может быть выполнено с наиболее эффективным аэродинамическим профилем, что особенно важно при использовании вращающихся крыльев 2-5 в качестве несущих плоскостей в самолетном режиме при их фиксации относительно фюзеляжа 1 в заданном положении. То есть при использовании заявленной схемы летательного аппарата каждое крыло 2-5 при горизонтальном полете в самолетном режиме устанавливается в положение, при котором его аэродинамический профиль полностью соответствует направлению полета. То есть каждая аэродинамическая несущая поверхность используется максимально эффективно как при вертикальном, так и при горизонтальном полете. При этом нет необходимости возить с собой балластные элементы, эффективные только при одном режиме полета, но бесполезные при другом режиме.
Горизонтальный полет заявленного винтокрыла может осуществляться как в вертолетном варианте с вращающимися крыльями 2-5, так и в самолетном варианте с движителем, создающим горизонтальную тягу, и фиксированием каждого крыла 2-5 в заданном положении при различной стреловидности крыла.
Таким образом, заявленное изобретение позволяет повысить эффективность полета за счет максимально эффективного использования каждого аэродинамического элемента.