АВТОЖИР

Предлагаемое техническое решение относится к авиационной технике, а именно, к автожирам.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является автожир по патенту RU 2005657, В64С 27/02. Данный автожир содержит фюзеляж с кабиной пилота, трехопорное шасси с носовой опорой и предохранительной хвостовой опорой, силовую установку с тянущим винтом, размещенную за кабиной пилота, хвостовое вертикальное оперение с рулем направления, связанным проводкой управления с педалями в кабине пилота, и двухлопастной несущий авторотирующий винт, установленный на центральной вертикальной стойке с возможностью отклонения посредством органов управления в кабине пилота. Фюзеляж и центральная вертикальная стойка выполнены в виде трубы одинакового сечения. Фюзеляж снабжен центральной книце, жестко соединенной с центральной вертикальной стойкой, с трубой фюзеляжа и креслом пилота с образованием жесткого силового каркаса. Хвостовое оперение выполнено с горизонтальным оперением в виде стабилизатор, имеющего руль высоты, кинематически связанный проводкой управления с ручкой.
Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая модель, является создание автожира, отвечающего характеристикам устойчивости и управляемости в полете, близким к самолету, получение наилучших взлетно-посадочных и летно-технических характеристик, а также обеспечение комфортных и безопасных условий работы экипажа.
Поставленная задача решается за счет того, что в автожире, содержащем фюзеляж с кабиной пилота, трехопорное шасси с носовой и хвостовой
опорой, силовую установку с тянущим винтом, хвостовое оперение с рулем направления, связанным проводкой управления с педалями в кабине пилота, и стабилизатором, несущий винт, управляющийся при помощи органа управления самолетного типа, размещенного в кабине пилота, и механизм раскрутки, силовая установка с тянущим винтом расположена перед кабиной пилота, орган управления несущего винта, размещенного на пилоне, выполнен в виде штурвала, при этом механизм раскрутки несущего винта выполнен в виде гидромотора, запускаемого при помощи крана, размещенного в кабине пилота, стабилизатор выполнен переставным электрическим с возможностью пространственного изменения положения фюзеляжа, основная опора выполнена торсионной, а задняя - в виде амортизатора.
На фиг.1 представлен автожир.
Автожир состоит из фюзеляжа 1 с кабиной пилота 2 и хвостовой балкой 3, несущего винта 4, трехопорного шасси, силовой установки, хвостового оперения и стабилизатора 5.
Силовая установка расположена перед кабиной пилота и состоит из двигателя 6 и тянущего винта 7.
Под хвостовой балкой 3 размещен топливный бак 8. На конце хвостовой балки 3 расположено хвостовое оперение, выполненное в виде руля направления 9 и стабилизатора 5.
Стабилизатор 5 выполнен переставным электрическим с возможностью пространственного изменения положения стабилизатора 5 относительно фюзеляжа 1.
Сверху фюзеляжа 1 размещен несущий винт 4 со втулкой 10, расположенный на пилоне (на фиг. не показан). Орган управления несущим винтом 4 расположен в кабине пилота 2 и выполнен в виде системы тяг и качалок (на фигуре не показаны) и штурвала 11.
В продольной плоскости штурвал 11 имеет нейтральное положение, соответствующее определенному положению оси несущего винта 4 относительно строительной горизонтали фюзеляжа 1 автожира. Относительно нейтрального
положения штурвал 11 может перемещаться вперед «от себя» и назад «на себя». Нейтральное положение штурвала 11 выбирается, исходя из эргономичности, а величина перемещения штурвала 11 определяется характеристиками устойчивости, управляемости автожира в соответствии нормами летной годности.
Нейтральное положение оси несущего винта 4 относительно фюзеляжа 1 (несоответствующее нейтральному положению штурвала 11) выбирается, исходя из балансировочного положения фюзеляжа 1 автожира в полете.
Величина отклонения несущего винта 4 выбирается из следующих соображений:
1. Балансировка автожира во всем диапазоне скоростей полета.
2. Обеспечение запаса управления для маневрирования.
Угол атаки несущего винта 4 до 15° при взлете автожира.
Несущий винт 4 автожира двухлопастной, с общим горизонтальным шарниром (на фиг. не показан). Втулка 10 имеет начальный угол конусности, обеспечивающий разгрузку лопастей несущего винта 4 и втулки 10 в полете от действия центробежной и подъемной сил.
Вынос оси горизонтального шарнира (на фиг. не показан) над плоскостью вращения несущего винта 4 позволяет значительно снизить динамические нагрузки в плоскости вращения несущего винта 4, вызванные маховым движением лопастей.
Ось горизонтального шарнира (на фиг. не показан) повернута в горизонтальной плоскости. Угол поворота создает эффект компенсатора взмаха. Величина угла поворота определяется расчетным путем с учетом массовых и аэродинамических характеристик лопастей из условия минимизации взаимовлияния продольного и поперечного каналов управления.
Несущий винт 4 запускается при помощи механизма раскрутки, выполненного в виде гидромотора 12, связанного гидравлической магистралью 13 с гидронасосом 14. Гидромотор 12 запускается при помощи крана 15, расположенного в кабине пилота 2.
Трехопорное шасси представляет собой две основные опоры 16, являющиеся торсионами, и одной задней опоры 17, выполненной в виде амортизатора.
Автожир оснащен также загрузочным механизмом 18, выполненным в виде пружины с электродвигателем (триммер).
Автожир функционирует следующим образом.
Запускается двигатель 6 с помощью электрического стартера (на фиг. не показан), который работает от аккумуляторной батареи (на фиг. не показана), расположенной на борту автожира.
После прогрева двигателя 6 автожир выруливает на место старта, с которого будет выполняться разбег и взлет автожира. При выруливании до места старта несущий винт 4 автожира заторможен и зафиксирован стояночным тормозом (на фиг. не показан).
Кран 15 управления механизмом раскрутки находится в положении «открыто».
На старте штурвал 11 переводится в положение полностью «от себя».
Фиксируется стояночный тормоз (на фиг. не показан) колес шасси основных опор 16. Затем рычагом управления (на фиг. не показан) расфиксируется стояночный тормоз (на фиг. не показан) несущего винта 4.
Начинается процесс раскрутки несущего винта 4.
Раскрутка несущего винта 4 перед взлетом необходимо для уменьшения длины разбега автожира.
Запускается силовая установка, кран 15 находится в открытом положении. Ручкой управления (на фиг. не показана) двигателем 6 устанавливаются обороты коленчатого вала (на фиг. не показан) в пределах 3000-3500 об/мин. Продолжительность процесса раскрутки 2-2,5 минуты, в течение которого поддерживаются обороты коленчатого вала (на фиг. не показан) 3500об/мин, соответствующие максимальной избыточной мощности.
Закрывается кран 15 управления механизмом раскрутки, и жидкость движется по гидравлической магистрали 13 от гидронасоса 14 к гидромотору
12, который, в свою очередь, передает вращение несущему винту 4.
Раскрутка продолжается до момента получения установившихся оборотов несущего винта 4, кран 15 переводится в открытое положение.
Расфиксируется стояночный тормоз (на фиг. не показан) колес шасси основных опор 16.
Автожир начинает прямолинейное движение с набором скорости. При достижении скорости движения 50 км/ч штурвал 11 двигается полностью «на себя», максимально увеличивая угол атаки несущего винта 4. Обороты несущего винта 4 в процессе разбега сначала уменьшаются, а затем, после увеличения угла атаки несущего винта 4, начинают расти до полетных значений.
После отрыва от земли пилот двигает штурвал 11 в положение «от себя», соответствующее балансировочному положению оси несущего винта 4 на данной скорости полета автожира.
Кран 15 в полете находится в открытом положении.
Гидронасос 14 связан ременной передачей (на фиг. не показана) с силовой установкой, состоящей из двигателя 6 и тянущего винта 7, и в полете постоянно создает поток гидравлической жидкости.
Гидромотор 12 посредством двух шестеренок (на фиг. не показаны) находится в постоянном зацеплении с осью несущем винтом 4.
Несущий винт 4 автожира в полете вращается от набегающего воздушного потока. Угол атаки несущего винта 4 имеет на всех режимах полета положительную величину. Для балансировки автожира и выполнения маневров в полете и при разбеге управление углом атаки несущего винта 4 происходит из кабины пилота 2 посредством отклонения штурвала 11.
Штурвал 11 посредством тяг и качалок (на фиг. не показаны) связан с несущим винтом 4. Движение штурвала 11 в продольной плоскости приводит к отклонению оси несущего винта 4, также в продольной плоскости, а поворот штурвала 11 в поперечной плоскости отклоняет ось несущего винта 4 в поперечной плоскости.
Управление с помощью штурвала 11 положением оси вращения несущего винта 4 в продольной и поперечной плоскостях осуществляется продольная и поперечная балансировка автожира в установившемся режиме полета и при маневрировании.
Управлением с помощью педалей отклонением (на фиг. не показаны) руля направления 9 достигается балансировка автожира в путевом канале или управление по курсу.
В системе продольного управления автожиром установлен загрузочный механизм 18, который в полете обеспечивает необходимый градиент усилий на штурвале 11 в зависимости от скорости полета.
Усилие, создаваемое загрузочным механизмом 18, регулируется дистанционно из кабины пилота 2 с помощью электромеханизма (на фиг. не показан). Это позволяет триммировать усилие на штурвале 11 в полете при разном взлетном весе автожира и уменьшить толкающее усилие на штурвал 11 на земле при нераскрученном несущем винте 4, что необходимо для удобства посадки автожира и раскрутки несущего винта 4 на старте.
Для обеспечения устойчивости автожира в полете в продольной плоскости используется стабилизатор 5, расположенный в хвостовой части фюзеляжа 1.
Угол установки стабилизатора 5 может изменяться дистанционно из кабины пилота 2.
Изменение угла установки стабилизатора 5 дает возможность изменять балансировочное положение фюзеляжа в полете, что необходимо при выполнении ряда народно-хозяйственных задач, и уменьшает нагрузку на пилота.
Каждой скорости полета соответствует потребная тяга тянущего винта 7, равная по величине сопротивлению автожира. Тяга тянущего винта 7 зависит от оборотов двигателя 6, которые изменяются рычагом управления (на фиг. не показан) двигателя 6.
Посадка автожира выполняются следующим образом.
До величины малого газа уменьшаются обороты двигателя 6.
Перемещением штурвала 11 в положение «на себя» увеличивается угол атаки несущего винта 4 и угол тангажа автожира. С уменьшением скорости полета автожира начинает снижение по пологой или крутой траектории до касания земли.
Торможение автожира при пробеге по земле происходит за счет отклонения назад плоскости вращения несущего винта 4 и системы торможения (на фиг. не показана) колес основных опор 16. После уменьшения оборотов несущего винта 4 до 70% от полетных значений штурвал 11 полностью отклоняется «от себя», и ось вращения несущего винта 4 занимает вертикальное положение, а плоскость вращения становится горизонтальной. Включается система торможения (на фиг. не показана) несущего винта 4 до полной остановки его вращения.
Сказанное выше позволяет сделать вывод, что поставленная техническая задача решена.