Конвертоплан
CONVERTIPLANE

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано для создания конвертопланов гражданского назначения, имеющим подъемные роторы для вертикального взлета (посадки) и для полета по самолетному типу после конвертации.
Известен конвертоплан [Конвертоплан V-22 «Оспри» // http://ru.wikipedia.org/wiki/Bell_V-22_Osprey], содержащий фюзеляж, крылья и стабилизатор с рулевыми поверхностями, установленные по самолетной схеме, снабженный гидравлическим приводом поворота роторов для конвертации и управления аппаратом.
Недостатком этого устройства является относительно большая сложность и масса, а также относительно низкая экономичность, вызванная большим расходом топлива.
Известен также конвертоплан [Конвертоплан «ХС-142А» // Ружицкий Е.И. Американские самолеты вертикального взлета. М.: ACT: Астрель, 2000], содержащий фюзеляж с общим поворотным крылом (тилтвинг), а также четыре винтомоторные силовые установки, расположенные на крыле, в котором управление по крену осуществляется дифференциальным изменением мощности двигателей, по рысканью - отклонением элеронов, по тангажу - рулевым винтом малого диаметра, горизонтально установленным в хвостовой части, при этом крыло выполнено с возможностью поворота в диапазоне 0-100° градусов от продольной оси конвертоплана.
Недостатком этого устройства является относительно большая сложность, многомоторность и масса, а также относительно низкая экономичность, вызванная большим расходом топлива.
Кроме того, известен конвертоплан [БПЛА Spirit фирмы Flight Technologies, США https://helpiks.org/6-70007.html], известный также как беспилотный летательный аппарат (БПЛА) с вращающимся крылом и с вертикальным взлетом и посадкой, подъемная сила у которого создается за счет несущего винта в конфигурации вертолет, и крыльями, - в конфигурации самолет.
Недостатком этого устройства также является относительно большая сложность, большая масса и относительно низкая экономичность.
Помимо указанных выше, известен конвертоплан [RU 2570241, С2, В64С 27/00, 10.12.2015,], содержащий фюзеляж, а также пассивные, без рулевых поверхностей стабилизатор и киль, выполненные с возможностью поддержания курсовой устойчивости в самолетном режиме и расположенные в хвостовой части фюзеляжа, независимо вращающиеся консоли обратной стреловидности и без рулевых поверхностей, с колонкой ротора на каждой, установленные вблизи центра тяжести по обе стороны от фюзеляжа, соединенные с ним посредством шарниров и соединенные с ним посредством шарниров, обеспечивающих возможность изменения угла поворота независимо каждой консоли в диапазоне 100+ -10° относительно горизонта, на каждой из которых прикреплен реактивно-приводной ротор, содержащий лопасти с реактивными двигателями на консолях лопастей, соединенный с колонкой посредством торсионов, закрепленных на свободно вращающихся валах колонок в подшипниках, реактивные двигатели, расположенные в консольной части лопастей, имеющие сопла, ориентированные в сторону задней кромки лопастей, автомат перекоса и механизм общего шага, выполненные с возможностью изменения общего и циклического шага лопастей посредством изменения угла установки лопастей и тягово-качалочную проводку для управления роторами, посредством автомата перекоса и механизмом общего шага, из кабины пилота.
Недостатком этого технического решения является относительно большая сложность, связанная с использованием двух реактивно-приводных роторов.
Наиболее близким по своей конструкции и достигаемому эффекту при использовании является конвертоплан [US 20050127238, A1, В64С 27/28, 16.06.2005,], содержащий, по меньшей мере один соосный несущий винт, по меньшей мере, один двигатель, соединенный, по меньшей мере, с одним соосным винтом, установленный с возможностью вращения в центре тяжести самолета или вблизи него, по меньшей мере, один двигатель, вращающий по дуге от первого положения, где плоскость вращения, по меньшей мере, одного соосного винта является, по существу, горизонтальной для короткого взлета, вертикального взлета и вертикального полета, до второго положения, где плоскость вращения, по меньшей мере, одного соосного винта является по существу вертикальной для горизонтального полета, при этом, центр тяжести самолета остается практически неизменным, когда, по меньшей мере, один двигатель вращается, переводя положение винта из первого положения, во второе положение.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно большая сложность и большая масса конструкции.
Задача, которая решается в изобретении, заключается в создании конвертоплана, обладающего простой конструкцией, малой массой конструкции и высокой экономичностью, с возможностью полноценной способности аварийной авторотации, при достаточной ометаемой площади ротора, и управлением как вертолета, при вертолетной конфигурации, так и по самолетному, в конфигурации самолет.
Требуемый технический результат заключается в упрощении конструкции и повышении экономичности.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что в конвертоплане, содержащем фюзеляж с кабиной пилотов, а также стабилизатор, киль и крылья с рулевыми поверхностями, выполненные с возможностью поддержания курсовой устойчивости и управляемости в самолетном режиме и расположенные по стандартной самолетной схеме, колонку ротора, соединенную с фюзеляжем посредством шарнира, обеспечивающего возможность изменения угла поворота колонки в диапазоне 100°+-10° относительно горизонта, крылья для создания подъемной силы и поддержания курсовой устойчивости и управления в самолетном режиме установленные вблизи центра тяжести фюзеляжа по обе его стороны, при этом, колонка ротора соединена с фюзеляжем в центре его тяжести с возможностью установки в вертикальное положение при взлете и посадке и установке в самолетном режиме в горизонтальное положение над фюзеляжем, синхронно с крыльями, с размещением на ней ротора с лопастями перед носовой частью фюзеляжа, согласно полезной модели, лопасти ротора, установленного на конце колонки ротора, выполнены с реактивными двигателями привода их вращения, а конвертация выполняется ротором, управляемым автоматом перекоса и механизмом общего шага.
На чертеже представлен конвертоплан:
на фиг. 1 - вид спереди;
на фиг. 2 - вид сбоку.
Конвертоплан содержит фюзеляж 1 с кабиной пилотов, а также стабилизатор и киль 2 с рулевыми поверхностями, выполненные с возможностью поддержания курсовой устойчивости в самолетном режиме и расположенные в хвостовой части фюзеляжа 1.
Конвертоплан содержит также колонку ротора 3 с классическим автоматом перекоса и устройством изменения общего шага лопастей, соединенную с фюзеляжем 1 посредством шарнира, обеспечивающего возможность изменения угла поворота колонки ротора 3, в диапазоне 100°+-10° относительно горизонта синхронно вместе с крыльями, а также ротор 4, установленный на конце колонки 3 и содержащий лопасти 5 с реактивными двигателями привода вращения их.
Конвертоплан оснащен крыльями 6 с рулевыми поверхностями элеронов, установленными вблизи центра тяжести фюзеляжа 1, на одной оси вращения с колонкой ротора 3, по обе его стороны и выполненные с возможностью поддержания курсовой устойчивости и управления в самолетном режиме.
Особенностью предложенного конвертоплана является также то, что, колонка 3 соединена с фюзеляжем 1 в центре его тяжести с возможностью установки в вертикальное положение при взлете и посадке, и установке в самолетном режиме в горизонтальное положение над фюзеляжем с размещением ротора с лопастями перед носовой частью фюзеляжа, а крылья устанавливаются горизонтально по самолетному, в самолетном режиме.
Взлет, полет и посадку конвертоплан осуществляет следующим образом.
При взлете колонка 3 вместе с крыльями 6 устанавливается в вертикальное положение. При достижении рабочих оборотов ротором 4 производится управляемый вертикальный взлет в вертолетном режиме управления с набором высоты. Для осуществления набора скорости конвертоплан переводится в самолетный режим (конвертация), для чего посредством автомата перекоса происходит наклон колонки 3 ротора с крыльями 6 в горизонтальное положение и увеличение общего шага лопастей ротора механизмом общего шага их. После набора скорости в самолетном режиме, аналогичном режиму одномоторного самолета, конвертоплан продолжает горизонтальный полет на заданной высоте с крейсерской скоростью. Посадка осуществляется в обратном порядке: гашение поступательной скорости до скоростей вертолетного режима, конвертация в режим вертолет и перевод колонки 3 вместе с крыльями 6 в вертикальное положение, выбор посадочной площадки, посадка, остановка ротора 4.
Таким образом, благодаря тому, что в предложенном техническом решении внесены конструктивные изменения, заключающиеся в том, что, привод винта выполнен реактивным, винт выполнен однороторным, а конвертация выполняется ротором, управляемым автоматом перекоса, достигается требуемый технический результат, заключающийся в упрощении конструкции, уменьшении массы и повышении экономичности, поскольку при выполнении привода винта ротора реактивным, по принципу реактивно-приводного с одним ротором, что исключает соосную прямоприводную структуру с присущей ей силовой установкой, редуктором, механизмом общего и дифференцированного шага и дублированным ротором с автоматом перекоса. Это значительно упрощает и облегчает конструкцию устройства за счет исключения массы этих узлов и агрегатов, увеличению, либо полезной нагрузки, либо увеличению запаса топлива, что увеличивает полетное время, при одинаковой с прототипом взлетной массе.