Высокоскоростной винтокрылый летательный аппарат

Изобретение относится к области авиационной техники, а именно к винтокрылым летательным аппаратам. устройство содержит фюзеляж и несущую систему с жестким высокоскоростным реактивным несущим винтом, в котором лопасть с фиксированной геометрией расположена стреловидно по отношению к вектору окружной скорости сечения лопасти. сама несущая система связана с фюзеляжем двухстепенным шарниром, обеспечивающим ее поворот относительно продольной и поперечной осей фюзеляжа. стреловидное расположение лопастей несущего винта затягивает появление волнового кризиса, что позволяет упростить схему, повысить надежность и безопасность.

(Устройство работает по разработанной мной КОНЦЕПЦИИ РАЗВИТИЯ ВИНТОКРЫЛОЙ АВИАЦИИ ДЛЯ СКОРОСТИ ПОЛЕТА 800 км час, основанной на УВЕЛИЧЕНИИ скорости движения наступающей лопасти несущего винта до СВЕРХЗВУКОВЫХ СКОРОСТЕЙ за счет использования ЖЕСТКОГО ВЫСОКОСКОРОСТНОГО НЕСУЩЕГО ВИНТА СО СТРЕЛОВИДНО РАСПОЛОЖЕННЫМИ ЛОПАСТЯМИ по Патенту 2378155).

Предложение относится к области авиации, конкретно к летательным аппаратам тяжелее воздуха, а именно к винтокрылым летательным аппаратам (ВКЛА). В открытой литературе нет описания ВКЛА работающего со сверхзвуковой скоростью движения наступающих лопастей несущего винта в горизонтальном полете. Поэтому изобретение пионерское.

Основной причинной небольшой скорости горизонтального полета современного ВКЛА является сложение окружной скорости вращения лопасти винта и скорости горизонтального полета ВКЛА на наступающей лопасти несущего винта. При приближении суммарной скорости к скорости звука на лопасти возникает волновой кризис со всеми негативными последствиями. Концепция большинства разрабатываемых в настоящее время проектов высокоскоростных винтокрылых летательных аппаратов основана на УМЕНЬШЕНИИ величины окружной скорости вращения конца лопасти несущего винта в ГОРИЗОНТАЛЬНОМ ПОЛЕТЕ, либо на полной ОСТАНОВКЕ ВИНТА. Однако предлагаемые известные решения либо дают очень малую добавку скорости, либо очень усложняют летательный аппарат и уменьшают безопасность полета.

Задача изобретения: Существенное повышение скорости горизонтального полета, упрощение схемы и, соответственно, повышение безопасности.

Поставленная цель достигается тем, что ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ВИНТОКРЫЛЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ СОДЕРЖИТ ФЮЗЕЛЯЖ И НЕСУЩУЮ СИСТЕМУ С ЖЕСТКИМ ВЫСОКОСКОРОСТНЫМ РЕАКТИВНЫМ НЕСУЩЕИМ ВИНТОМ, В КОТОРОМ ЛОПАСТЬ С ФИКСИРОВАННОЙ ГЕОМЕТРИЕЙ РАСПОЛОЖЕНА СТРЕЛОВИДНО ПО ОТНОШЕНИЮ К ВЕКТОРУ ОКРУЖНОЙ СКОРОСТИ СЕЧЕНИЯ ЛОПАСТИ, А НЕСУЩАЯ СИСТЕМА СВЯЗАНА С ФЮЗЕЛЯЖЕМ ДВУХСТЕПЕННЫМ ШАРНИРОМ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИМ. ЕЕ ПОВОРОТ ОТНОСИТЕЛЬНО ПРОДОЛЬНОЙ И ПОПЕРЕЧНОЙ ОСЕЙ ФЮЗЕЛЯЖА.

МЕЖДУ ДОСТИГАЕМЫМ ТЕХНИЧЕСКИМ ЭФФЕКТОМ И СУЩЕСТВОМ ИЗОБРЕТЕНИЯ ИМЕЕТСЯ СЛЕДУЮЩАЯ ПРИЧИННОСЛЕДСТВЕННАЯ СВЯЗЬ:

1). Концепция основана на повышении оборотов несущего винта ВКЛА на режиме висения до окружной скорости концов лопастей 250 м сек и достижении в горизонтальном полете концами наступающих лопастей несущего винта сверхзвуковой скорости 400 м сек.

Это позволяет существенно уменьшить диаметр винта, позволяет на отступающей лопасти уменьшить область обратного обтекания и возникновения срыва потока, позволяет, соответственно, уменьшить опрокидывающий момент в горизонтальном полете.

2) Стреловидное, по отношению к вектору окружной скорости сечения лопасти, расположение лопастей жесткого несущего винта с фиксированной геометрией лопастей по патенту 2378155 позволяет существенно отодвинуть начало появления волнового кризиса. На высокой дозвуковой скорости угол стреловидности затягивает начало волнового кризиса, а на сверхзвуковой скорости способствует получению высоких характеристик профиля лопасти.

Известно что чем выше стреловидность тем позднее наступает волновой кризис. Опасным участком является ТОЛЬКО участок где возникает волновой кризис. Но у винта по патенту 2378155 чем ближе к оси винта тем угол стреловидности существенно больше чем в конце лопасти, и как это видно из фиг.1 описания заявки при 4-х опорных лопастях и при длине опорной лопасти =0.5 R, угол стреловидности на конце лопасти=30, на радиусе =0,7 R он равен 45, а на радиусе =0,5 R он равен 70.

3) Двухсторонняя фиксация стреловидно расположенных лопастей, большой угол стреловидности лопасти в месте возникновения волнового кризиса и, соответственно, затягивание появления волнового кризиса позволит уменьшить уровень шума от несущего винта.

4) Отсутствие в несущей системе ВКЛА редукторов, трансмиссий и отсутствие реактивных моментов существенно повышает безопасность его эксплуатации.

5) В связи с отсутствием на жестком несущем винте систем управления общим и циклическим шагом лопастей функции этих систем выполняют путем регулирования скорости вращения несущего винта и изменением положения вертикальной оси несущего винта в пространстве за счет поворота всей несущей системы в двухстепенном шарнире связывающим ее с фюзеляжем.

На Фиг 2. представлена схема высокоскоростного ВКЛА.

На самолетном фюзеляже (1) ВКЛА установлена несущая система с реактивным несущим винтом (2). Несущая система посредством двухстепенного шарнира (3) связана с самолетным фюзеляжем (1). Дополнительный авиационный турбовальный - турбокомпрессорный ВРД (4) приводит во вращение воздушный компрессор (5) связанный с реактивными соплами (6) лопастей несущего винта (2). Вертолет работает следующим образом: Перед полетом авиационный двигатель (4) приводит во вращение воздушный компрессор (5). Сжатый воздух из компрессора (5) через полые лопасти несущего винта (2) поступает в реактивные сопла (6) и реактивной струей раскручивает винт до оборотов при которых ВКЛА взлетает и переходит в режим висения. А затем ВКЛА начинает горизонтальный полет посредством пропульсивной силы несущего винта (2) и тяги двигателя (4). Посадка вертолета производится в обратном порядке.

В полете положением винтокрылого летательного аппарата в пространстве управляют поворотом несущей системы в двухстепенном шарнире (3) и посредством самолетной системы управления.

Высокоскоростной винтокрылый летательный аппарат, содержащий фюзеляж и несущую систему с жестким высокоскоростным реактивным несущим винтом, в котором лопасть с фиксированной геометрией расположена стреловидно по отношению к вектору окружной скорости сечения лопасти, а несущая система связана с фюзеляжем двухстепенным шарниром, обеспечивающим ее поворот относительно продольной и поперечной осей фюзеляжа.