Силовая установка для летательных аппаратов
Силовая установка (СУ) для летательных аппаратов предназначена для применения на легких летательных аппаратах вертикального взлета и посадки (СВВП), с целью получения дополнительной мощности и тяги для обеспечения вертикальных режимов полета. Основное преимущество предлагаемой СУ, в сравнении с аналогами, состоит в том, что в агрегате вертикальной тяги (см. фиг.2) на выходном валу мультипликатора 7 установлен маховик 6, а на входном валу воздушный винт 5, создающий вертикальную тягу, который через управляемую муфту 8 связан с валом отбора мощности 2 подъемно-маршевого двигателя 1. Благодаря такой конструкции для получения недостающей мощности и тяги агрегатов, обеспечивающих вертикальные режимы полета легкого СВВП, перед взлетом или посадкой маховики 6 раскручиваются от подъемно-маршевого двигателя 1, накапливая при этом необходимый запас энергии, а затем высвобождают ее для вращения винтов вертикальной тяги 5 за время цикла взлета или посадки.
Полезная модель относится к силовым установкам (СУ) для применения на легких летательных аппаратах вертикального взлета и посадки (СВВП) с целью получения дополнительной мощности и тяги для обеспечения вертикальных режимов полета.
Известна составная СУ, которая включают в себя подъемные и подъемно-маршевый двигатели (В.Ф.Павленко «Силовые установки летательных аппаратов вертикального взлета и посадки», Издательство «Машиностроение», Москва, 1972 г., стр.261-263). Применение подъемных двигателей вызвано недостаточной мощностью подъемно-маршевого двигателя для обеспечения вертикальных режимов взлета и посадки. Недостатками этой СУ являются: сложность, трудоемкость изготовления автономных двигателей подъема. Обеспечение их надежности, ресурсности, безотказности работы всех систем двигателя: топливной, масляной, зажигания, управления и т.д., что в итоге делает их дорогостоящими, недоступными для массового использования, особенно для легких СВВП.
Известна также силовая установка с турбовентиляторными агрегатами (ТВА) вертикальной тяги, принятая нами за прототип. Например, СУ Американской фирмы «Дженерал - Электрик», состоящая из двух обычных турбореактивных двигателей (ТРД) и трех ТВА, которая используется на экспериментальном СВВП модели XV-5A. Два ТВА размещенные в крыльях служат для создания вертикальной тяги. Один ТВА размещенный в передней части фюзеляжа, используется для управления. (В.Ф.Павленко «Силовые установки летательных аппаратов вертикального взлета и посадки», Издательство «Машиностроение», Москва, 1972 г., стр.79-82).
В этой силовой установке турбореактивный двигатель имеет за турбиной корпус поворотных заслонок, к которому с одной стороны крепится выхлопное сопло, а с другой стороны - патрубок улитки ТВА, который приводится в работу газами маршевого ТРД, поступающими через улитку на турбинные лопатки, установленные на периферии лопаток вентилятора. Недостатком прототипа является имеющие место потери полного давления газов в дополнительных трубопроводах и в заслонках, а также утечка газа из-за неполной герметичности перекрытия заслонками. Сложность конструкции, трудоемкость изготовления, дороговизна, что практически не позволяет их применять на легких СВВП.
Задачей полезной модели является повышение надежности, упрощение конструкции, уменьшение стоимости изготовления СУ, повышение уровня безопасности в эксплуатации при использовании на легких СВВП.
Поставленная задача достигается тем, что в агрегате вертикальной тяги на выходном валу редуктора установлен маховик, а на входном валу воздушный винт, который через управляемую муфту связан с валом отбора мощности подъемно-маршевого двигателя. Благодаря этому для получения недостающей мощности подъемно-маршевого двигателя, обеспечивающего вертикальные режимы полета легкого СВВП, перед взлетом и посадкой раскручиваются от подъемно-маршевого двигателя маховики, накапливая при этом необходимый запас энергии, а затем высвобождают ее за время цикла вертикального взлета или посадки.
На фиг.1 показана общая схема СУ, расположенной на СВВП.
На фиг.2 изображена принципиальная кинематическая схема СУ с маховиком.
СУ состоит из подъемно-маршевого двигателя 1 (см. фиг.1), на выходном валу 2, которого установлен маршевый воздушный винт 3. В передней части фюзеляжа и в крыльях установлены агрегаты вертикальной тяги 4, каждый из которых состоит (см. фиг.2) из воздушного винта подъема 5, маховика 6, мультипликатора 7, муфты включения и отключения 8. Каждый из агрегатов вертикальной тяги 4, с помощью валов отбора мощности, связан с двигателем 1.
Работа предлагаемой СУ происходит следующим образом.
После запуска подъемно-маршевого двигателя 1, через муфты 8, подключаются мультипликаторы 7 с маховиками 6 и винты подъема 5, при этом лопасти воздушных винтов 3 и 5 находятся на углах атаки нулевой тяги. Увеличивают мощность двигателя 1 с малого режима до взлетного, воздушные винты подъема 5 и маршевый винт 3, также выходят на обороты взлетного режима. При этом маховики 6, через мультипликаторы 7, достигают максимальных расчетных оборотов, которые обеспечивают аккумулирование недостающей энергии для выполнения цикла вертикального взлета.
Для вертикального подъема необходимо плавно изменить шаг воздушных подъемных винтов 5 на величину обеспечивающую тягу, при этом начинается цикл взлета. После отрыва СВВП от поверхности, шаг воздушного маршевого винта 3 также переводится на увеличение для создания тяги. Происходит увеличение поступательной скорости самолета. Маховики 6 с воздушными винтами подъема 5 отключаются. Взлет произведен, и самолет совершает полет.
Перед посадкой двигателю 1 устанавливается режим «малый газ», а на воздушных винтах подъема 5 устанавливают угол атаки равным нулевой тяге. Шаг маршевого воздушного винта 3 устанавливается из расчета необходимого для поддержания горизонтального полета или планирования. Через муфты 8 подключаются воздушные винты 5 и мультипликаторы 7 с маховиком 6, и режим работы двигателя доводится до взлетного. Воздушные винты 5 выходят на взлетный режим, а маховики 6 через редуктор 7 накапливает расчетную энергию. Маршевым воздушным винтом 3 производится гашение поступательной скорости, а воздушными винтами подъема 5 обеспечивается расчетная вертикальная скорость снижения и мягкое приземление.
Силовая установка для самолетов, содержащая подъемно-маршевый двигатель и агрегаты вертикальной тяги, отличающаяся тем, что в агрегате вертикальной тяги на выходном валу мультипликатора установлен маховик, а на входном валу - воздушный винт, который через управляемую муфту связан с валом отбора мощности подъемно-маршевого двигателя.
