СИЛОВАЯ УСТАНОВКА АВТОЖИРА

Предлагаемая полезная модель относится к летательным аппаратам, а именно к конструктивному устройству силовой установки летательного аппарата.
Современные летательные аппараты типа автожир все больше и больше становятся популярными благодаря своим уникальным возможностям.
Современные автожиры снабжаются в основном одним двигателем, приводящим во вращение свободный маршевый винт толкающего типа. Обладая высокими характеристиками безопасности полета, автожиры с одним двигателем, однако могут попадать во внештатные ситуации с необходимостью совершения аварийной посадки. И если в момент необходимости аварийной посадки автожир находится над опасной подстилающей поверхностью (вода, лес, горы и т.д.) вероятность совершения благополучной посадки очень мала.
Предлагаемое устройство - силовая установка автожира -предназначено для решения этой проблемы.
Известен патент РФ на изобретение №2542842, МПК В64С 27/22, «ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ СИЛОВАЯ УСТАНОВКА ВОЗДУШНОГО СУДНА». Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям силовых установок комбинированных летательных аппаратов. Электромеханическая силовая установка воздушного судна состоит из группы винтов с приводом каждого во вращательное движение через редуктор от электродвигателей,
питающихся от электроэнергетической установки большой мощности с одним приводным двигателем внутреннего сгорания. Силовая установка выполнена с возможностью зарядки аккумуляторов и питания электродвигателей маршевых винтов от генераторов, работающих от вращающихся в режиме авторотации горизонтальных воздушных винтов при набегающем скоростном воздушном потоке. Достигается повышение безопасности полетов, снижение затрат на производство и эксплуатацию авиационной техники. 6 ил.
Недостатком данного устройства является недостаточная надежность летательного аппарата.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является патент изобретение США №2954186, МПК В64С 27/02, «Автожир с координированным управлением». Изобретение относится к летательным аппаратам, а именно к автожирам. Автожир с координированным управлением содержит: несущий винт, раму, рули управления, силовую установку, состоящую из двигателя и толкающего винта, причем двигатель установлен на раме двигателя за пилоном.
Недостатком данного технического решения является недостаточная надежность автожира.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание надежной силовой установки автожира.
Технический результат, создание надежной силовой установки автожира, достигнут за счет того, что силовая установка автожира содержит: два толкающих винта, два двигателя, пилон, коаксиальный вал толкающих винтов, раму для
установки двигателей и хребтовую балку. Двигатели расположены на раме зеркально по отношению друг другу. Толкающие винты выполнены соосными и расположены на коаксиальном валу. Опора внешнего вала на внутренний вал выполнена через серию опорных подшипников. Первый винт расположен на внешнем, а второй винт на внутреннем валу. Валы толкающих винтов соединены с пилоном через узел крепления валов, который имеет опорно-упорный подшипник и шаровый шарнир. Передача движения от двигателей к валам выполнена в виде ременной передачи, где первый двигатель передает движение внутреннему валу, а второй двигатель внешнему валу. Рама для установки двигателей закреплена на хребтовой балке автожира посредством узла крепления с амортизаторами с обеспечением возможности изменения угла наклона рамы. Внешний вал дополнительно опирается хребтовую балку посредством опорной балки с опорным подшипником, расположенным на внешнем валу.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
Фиг. 1. - Схематическое изображение силовой установки автожира.
Фиг. 2. - Схематическое изображение силовой установки автожира с измененным углом наклона рамы для установки двигателей.
Фиг. 3. - Схематическое изображение специального узла крепления системы соосных винтов к пилону.
Силовая установка автожира 1 содержит: два толкающих винта 2, два двигателя 3, пилон 4, коаксиальный вал 5 толкающих винтов 2, раму для установки двигателей 6 и хребтовую балку 7.
Двигатели 3 расположены на раме 6 зеркально по отношению друг другу. Рама для установки двигателей 6 закреплена на хребтовой балке 7 автожира посредством узла крепления с амортизаторами 8 с обеспечением возможности изменения угла наклона 9 рамы. (см. фиг. 1, 2)
Толкающие винты 2 выполнены соосными и расположены на коаксиальном валу 5. Опора внешнего вала 10 на внутренний вал 11 выполнена через серию опорных подшипников 12. Первый винт 13 расположен на внешнем валу 10, а второй винт 14 на внутреннем валу 11. Валы 10, 11 толкающих винтов 2 соединены с пилоном 4 через узел крепления 15 валов, который имеет опорно-упорный подшипник 16 и шаровый шарнир 17. Передача движения от двигателей 3 к валам 10, 11 выполнена в виде ременной передачи 18, где первый двигатель 19 передает движение внутреннему валу 11, а второй двигатель 20 внешнему валу 10. Внешний вал 10 дополнительно опирается хребтовую балку 7 посредством опорной балки 21 с опорным подшипником 22, расположенным на внешнем валу 10. (см. фиг. 1, 2, 3)
Устройство работает следующим образом:
1. На земле устанавливают оптимальный угол наклона рамы для установки двигателей 6.
2. Запускают двигатели 3.
3. Двигатели 3 через ременную передачу 18 передают движение на коаксиальный вал 5.
4. Коаксиальный вал 5, в свою очередь, передают движение на толкающие винты 2.
5. Толкающие винты 2 двигают летательный аппарат вперед.
6. При отказе одного из двигателей 3, летательный аппарат благополучно продолжает полет и совершает посадку в рабочем режиме.
7. При необходимости экономии топлива для увеличения дальности полета, пилот отключает один из двигателей 3 силовой установки автожира 1 и летательный аппарат продолжает полет до момента необходимости переключения на второй двигатель 3, и далее совершает посадку в рабочем режиме.
Обслуживание силовой установки автожира:
Все узлы силовой установки автожира максимально просты в обслуживании. Использование поликлиновой передачи, предлагаемой для данного устройства позволяет использовать алюминиевые сплавы. А алюминиевые сплавы, позволяют отказаться от шестеренок, а соответственно от смазки и охлаждения, причем эти сплавы обладают эффективными теплоотводящими свойствами (не касается двигателей).
Предлагаемая силовая установка автожира 1 существенно повышает безопасность полета, благодаря применению двухдвигательной системы силовой установки.
В предлагаемой силовой установке автожира 1 каждый из двух двигателей 3 приводит во вращение свой толкающий винт 2, при этом каждый двигатель 3 (19, 20) имеет собственную систему, обеспечивающую независимую работу двигателя 3 (19, 20).
Предлагаемая компановка силовой установки автожира 1 позволяет при отказе или преднамеренном отключении любого из двигателей 19, 20 эффективно (независимо) работать другому
двигателю 19 или 20 и продолжать полет в штатном режиме, а также избегать аварийной посадки.
Эта особенность силовой установки позволяет вдвое увеличить надежность летательного аппарата, а также экономить топливо и увеличивать продолжительность полета.
Предлагаемая силовая установка автожира 1 компактна и легка, при этом позволяет получить максимально возможный КПД за счет того, что двигатели 3 и толкающие винты 2, объединенные общим коаксиальным валом 5 (один в другом), причем каждый двигатель 19 или 20 приводит во вращение свой винт 13, 14. При этом двигатели 19 или 20 жестко установлены на одну раму для установки двигателей 6. Соосные винты 2 позволяют увеличить тягу и КПД более чем на 10% за счет того, что всю тягу обоих винтов 2 в предлагаемой силовой установке воспринимает общий опорно-упорный подшипник 16, входящий в состав узла крепления 15 валов. Общий вес силовой установки автожира 1, по сравнению с силовыми установками с разнесенными двигателями и винтами, становится меньше на 40-50%.
Объединение соосных винтов 2 коаксиальным валом 5 значительно облегчает пилотирование, так как при изменении положения автожира в пространстве на фюзеляж не передаются гироскопические моменты (гироскопические моменты при скадывании обнуляются).
Узел крепления 15 валов, через который крепят валы 2 к пилону 4 содержит: опорно-упорный подшипник 16 с корпусом, две резьбовые гайки для крепления внешней и внутренней обоймы, шаровый шарнир 17, состоящий из сферического подшипника в
корпусе с резьбовой гайкой крепления, а также стопорное кольцо фиксации сферического подшипника. Стопорное кольцо в значительной мере позволяет избежать температурной деформации валов 2.
Во избежание нагружения коаксиального вала 5 изгибающими моментами от инерционных и аэродинамических сил, узел крепления 15 валов, который соединяет коаксиальный вал 5 и пилон 4, имеет опорно-упорный подшипник 16 и шаровый шарнир 17. Опора внешнего вала 10 на внутренний вал 11 выполнена через опорные подшипники 12 для контроля деформации валов 10, 11.
Жесткая установка двигателей 3 на раму для установки двигателей 6 и расположение двигателей 3 зеркально, причем повернутыми выходными валами друг к другу, обеспечивает значительное снижение вибрации при одновременной работе обоих двигателей 19, 20. Остающийся, незначительный уровень вибрации, эффективно гасится тем, что рама для установки двигателей 6 объединена с хребтовой балкой 7 автожира через узел крепления с амортизатором 8. Это значительно повышает комфортность полета.
Для ременной передачи 18 от двигателя 19 или 20 к коаксиальному валу 5 могут быть использованы поликлиновые ремни, что позволяет эффективно демпфировать пульсации крутящих моментов
Шум от работы поликлиновой передачи практически отсутствует. Поликлиновая передача крутящего момента характеризуется простотой в подборе коэффициента редукции, экономичностью в производстве и эксплуатации.
Преимущества предлагаемого устройства перед аналогами:
1. Надежность
2. Безопасность
3. Компактность
4. Увеличение КПД
5. Удобство пилотирования
6. Легкость (уменьшение веса по сравнению с разнесенными толкающими винтами)
7. Снижение вибрации
8. Комфортность полета
9. Экономичность обслуживания
10. Экономичность производства
11. Увеличение продолжительности полета
Все вышесказанное говорит о выполнении поставленной технической задачи и о промышленной применимости заявленного устройства.
Перечень позиций:
1. Силовая установка автожира
2. Толкающий винт
3. Двигатель
4. Пилон
5. Коаксиальный вал
6. Рама для установки двигателей
7. Хребтовая балка
8. Узел крепления с амортизаторами
9. α - угол наклона рамы для установки двигателей
10. Внешний вал
11. Внутренний вал
12. Опорный подшипник вала
13. Первый винт
14. Второй винт
15. Узел крепления валов
16. Опорно-упорный подшипник
17. Шаровый шарнир
18. Ременная передача
19. Первый двигатель
20. Второй двигатель
21. Опорная балка
22. Опорный подшипник опорной балки