Легкий многоцелевой вертолет
Полезная модель относится к винтовым летательным аппаратам, в частности, к вертолетам, а именно, к вертолетам легкого класса, и может использоваться для коммерческой перевозки пассажиров и груза, патрулирования территорий, автомобильных дорог, линий электропередач и трубопроводов, выполнения работ муниципальных организаций, милиции и спецподразделений, начального обучения и тренировки пилотов, а также в корпоративных и личных целях.
Вертолет содержит фюзеляж, несущий и рулевой винты, каждый из которых состоит из лопастей и втулки, два поршневых четырехцилиндровых бензиновых двигателя с комбинированными системами охлаждения, трансмиссию, имеющую главный и хвостовой редукторы и три трансмиссионных вала, соединяющие двигатели с главным редуктором и главный редуктор с редуктором хвостового винта, полозковое шасси, хвостовую балку, стабилизатор, систему управления, систему отопления и вентиляции, причем вертолет выполнен с возможностью горизонтального полета на одном двигателе, выведенном на максимальный режим. Вертолет включает измерительно-вычислительный комплекс и четырехкратно зарезервированную систему электроснабжения. Измерительно-вычислительный комплекс содержит модуль контроля систем питания и охлаждения, модуль датчиков вспомогательных систем и агрегатов, модуль контроля силовых установок и модуль контроля главного редуктора, все модули соединены с шиной данных, соединенной с модулем отображения информации. Четырехкратно зарезервированная система электроснабжения состоит из двух независимых каналов питания - левого и правого бортов, каждый канал содержит генератор переменного тока, соединенный с выпрямителем-регулятором, который через реле и силовой диод от обратного тока подключен к шине центрального распределительного устройства, к которой через шунт и реле подключена также аккумуляторная батарея.
Создан легкий многоцелевой вертолет, имеющий измерительно-вычислительный комплекс для измерения параметров полета и систем вертолета, выполняющий аналого-цифровое преобразование этих параметров и записывающий на накопитель системы объективного контроля, а также имеющий зарезервированную систему электроснабжения вертолета, исключающую возможность ее полного отказа, а это, в свою очередь, повышает безопасность вертолета.
Полезная модель относится к винтовым летательным аппаратам, в частности, к вертолетам, а именно, к вертолетам легкого класса, и может использоваться для коммерческой перевозки пассажиров и груза, патрулирования территорий, автомобильных дорог, линий электропередач и трубопроводов, выполнения работ муниципальных организаций, милиции и спецподразделений, начального обучения и тренировки пилотов, а также в корпоративных и личных целях.
Известен легкий многоцелевой вертолет, содержащий фюзеляж, трехлопастный несущий винт и рулевой двухлопастный винт, каждый из которых состоит из лопастей и втулки, причем лопасти выполнены из композиционного материала, два поршневых четырехцилиндровых бензиновых двигателя с комбинированными системами охлаждения, трансмиссию, имеющую главный и хвостовой редукторы и три трансмиссионных вала, соединяющих двигатели с главным редуктором и главный редуктор с редуктором хвостового винта, полозковое шасси, хвостовую балку, стабилизатор, систему управления, систему отопления и вентиляции, причем вертолет выполнен с возможностью горизонтального полета на одном двигателе, выведенном на максимальный режим. Вертолет выполнен на три места [UA №1558 U, В64С 27/00, 2002].
В указанном вертолете нет регистрации параметров полета и систем, а также системы электроснабжения, которая бы исключала возможность ее полного отказа, что уменьшает безопасность вертолета.
В основу полезной модели поставлена задача создать легкий многоцелевой вертолет, который бы имел измерительно-вычислительный комплекс для измерения параметров полета и систем вертолета, выполнял бы аналого-цифровое преобразование этих параметров и записывал данные на накопитель системы объективного контроля, а также имел бы зарезервированную систему электроснабжения вертолета, которая исключала бы возможность ее полного отказа, а это, в свою очередь, повысило бы безопасность вертолета.
Поставленная задача решается тем, что легкий многоцелевой вертолет, содержащий фюзеляж, несущий и рулевой винты, каждый из которых состоит из лопастей и втулки, два поршневых четырехцилиндровых бензиновых двигателя с комбинированными системами охлаждения, трансмиссию, имеющую главный и
хвостовой редукторы и три трансмиссионных вала, соединяющих двигатели с главным редуктором и главный редуктор с редуктором хвостового винта, полозковое шасси, хвостовую балку, стабилизатор, систему управления, систему отопления и вентиляции, причем вертолет выполнен с возможностью горизонтального полета на одном двигателе, выведенном на максимальный режим, согласно полезной модели, включает измерительно-вычислительный комплекс и четырехкратно зарезервированную систему электроснабжения, измерительно-вычислительный комплекс содержит модуль контроля систем питания и охлаждения, модуль датчиков вспомогательных систем и агрегатов, модуль контроля силовых установок и модуль контроля главного редуктора, все модули соединены с шиной данных, соединенной с модулем отображения информации, четырехкратно зарезервированная система электроснабжения состоит из двух независимых каналов питания - левого и правого бортов, каждый канал содержит генератор переменного тока, соединенный с выпрямителем-регулятором, который через реле и силовой диод от обратного тока подключен к шине центрального распределительного устройства, к которой через шунт и реле подключена также аккумуляторная батарея.
Используют генератор переменного тока Р12 W250 и никель-кадмиевую аккумуляторную батарею F10/17H1C-T.
Вертолет выполнен на четыре места.
Наличие измерительно-вычислительного комплекса, содержащего модуль контроля систем питания и охлаждения, модуль датчиков вспомогательных систем и агрегатов, модуль контроля силовых установок и модуль контроля главного редуктора, которые соединены с шиной данных, обеспечивает безопасность и надежность вертолета.
Наличие четырехкратно зарезервированной системы электроснабжения, состоящей из двух независимых каналов питания - левого и правого бортов, наличие в каждом канале генератора переменного тока, соединенного с выпрямителем, подключенным через реле и силовой диод от обратного тока к шине центрального распределительного устройства, к которой через шунт и реле подключена также аккумуляторная батарея, обеспечивает двухканальное электропитание бортового оборудования при работе основных источников электроэнергии, нормальное электропитание всех потребителей при отказе одного генератора, аварийное электропитание потребителей I категории от аккумуляторных батарей в течение ограниченного времени и автономный запуск двигателей, что, в свою очередь, обеспечивает безопасность вертолета.
В системе автоматически обеспечивается объединение бортов контактами реле объединения бортов при включении лишь одной аккумуляторной батареи или при отказе
одной аккумуляторной батареи в воздухе для обеспечения нормальной работы генератора с выпрямителем-регулятором.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен легкий многоцелевой вертолет, общий вид в изометрии;
на фиг.2 - вертолет в разрезе;
на фиг.3 - схема измерительно-вычислительного комплекса;
на фиг.4 - схема зарезервированной системы электроснабжения вертолета.
Вертолет выполнен по одновинтовой схеме с рулевым винтом.
Вертолет содержит фюзеляж 1, трехлопастный несущий винт 2, двухлопастный рулевой винт 3. Лопасти несущего винта 2 и рулевого винта 3 изготовлены из композиционных материалов, что позволяет обеспечить высокую прочность и коррозионную стойкость, снизить стоимость производства и эксплуатации, увеличить срок службы.
Крепление лопастей к втулке 4 несущего винта 2 осуществляют с помощью горизонтальных, вертикальных и осевых шарниров.
Втулка 4 несущего винта 2 является трехшарнирной, с эластомерными демпферами. Втулка рулевого винта 3 является торсионной.
Система управления несущим винтом 2 - механическая, безбустерная, с жесткой проводкой. При управлении рулевым винтом 3 используют смешанную проводку.
На вертолете установлены два поршневых, четырехтактных, бензиновых, четырехцилиндровых двигателя 5 (на фиг.2 изображен один двигатель) с водно-воздушным охлаждением и карбюраторным образованием смеси. Применяются двигатели ROTAX 912 ULS. Мощность силовой установки на взлетном режиме - 2×95 л.с. Двигатели 5 имеют двойную систему зажигания, электростартерную систему запуска. Потребляемое топливо - автомобильный бензин с октановым числом не менее 93 по исследовательскому методу. Удельная затрата одного двигателя на взлетном режиме не менее 0,230 г/л.с.х час. Предельно допустимая затрата масла на одном двигателе 1 см3/ч.
Система охлаждения двигателей - комбинированного типа. Цилиндры имеют воздушно-принудительное охлаждение, а головки цилиндров - жидкостное. На каждом двигателе 5 смонтирована вентиляционная установка осевого типа.
Вертолет имеет трансмиссию, предназначенную для изменения оборотов и передачи мощности двигателей 5 на несущий винт 2 и рулевой винт 3 и вентиляторы с необходимыми частотами вращения.
Трансмиссия вертолета содержит главный 6 и хвостовой 7 редукторы и
трансмиссионные валы, через которые двигатели 5 соединены с главным редуктором 6. Главный редуктор 6 является двухступенчатым, первая ступень - коническая косозубая, вторая - цилиндрическая прямозубая. Система смазки главного редуктора 6 - принудительная.
В хвостовом редукторе 7 применено два конических зубчатых колеса со спиральным зубом, установленных на подшипниках качения.
Вертолет имеет автомат перекоса 8, выполненный на основе сферического шарнира, скользящего по валу несущего винта 2.
Шасси 9 вертолета - полозковое.
На вертолете установлен стабилизатор 10, который не управляется в полете и служит для улучшения характеристик продольной устойчивости вертолета, а также для обеспечения необходимых запасов отклонений органов продольного управления на всех режимах полета.
В кабине 11 вертолета предусмотрено размещение одного пилота и трех пассажиров, основных и дополнительных органов управления вертолетом, его системами и оборудованием, приборы и устройства.
Вертолет включает измерительно-вычислительный комплекс, содержащий модуль 12 контроля систем питания и охлаждения, модуль 13 датчиков вспомогательных систем и агрегатов, модуль 14 контроля силовых установок и модуль 15 контроля главного редуктора 6. Все модули соединены с шиной 16 данных, соединенной с модулем 17 отображения информации.
Вертолет также содержит четырехкратно зарезервированную систему электроснабжения, состоящую из двух независимых каналов питания - левого 18 и правого 19 бортов. Канал левого борта 18 содержит генератор 20 переменного тока Р12 W250, соединенный с выпрямителем-регулятором 21, который через реле 22 и силовой диод 23 от обратного тока подключен к шине 24 центрального распределительного устройства. К шине 24 через шунт 26 и реле 27 подключена также никель-кадмиевая аккумуляторная батарея 25.
Канал правого борта 19 содержит генератор 28 переменного тока Р12 W250, соединенный с выпрямителем 29, который через реле 30 и силовой диод 31 от обратного тока подключен к шине 32 центрального распределительного устройства. К шине 32 через шунт 34 и реле 35 подключена также никель-кадмиевая аккумуляторная батарея 33 типа F10/17H1C-T.
Левый борт 18 и правый борт 19 соединены через реле 36 соединения бортов.
Управление вертолетом осуществляют путем изменения величины и направления
силы тяги несущего винта 2 и изменения величины силы тяги рулевого винта 3.
Несущий винт 2 создает подъемную силу и тягу, необходимую для осуществления поступательного полета вертолета. Кроме того, с помощью несущего винта 2 осуществляют управление вертолетом относительно продольной и поперечной осей.
Втулка 4 несущего винта 2 предназначена для передачи вращения лопастям от главного редуктора 6, а также для восприятия и передачи на фюзеляж 1 аэродинамической силы, возникающей на несущем винте 2.
Увеличение или уменьшение тяги несущего винта 2 осуществляют через изменение его общего шага и режима работы двигателей 5 с помощью ручки объединенного управления, что позволяет получить на рабочих режимах обороты, не ниже и не выше допустимых. Для отдельного управления двигателями 5 в кабине имеется два рычага.
Горизонтальные шарниры втулки 4 несущего винта 2 позволяют лопасти осуществлять маховое движение (колебания в вертикальной плоскости) под действием переменных по азимуту аэродинамических сил, возникающих при поступательном полете. Вертикальные шарниры дают возможность лопастям осуществлять в плоскости вращения колебания, возникающие под действием переменных сил лобового сопротивления при колебании лопасти относительно горизонтального шарнира. Осевые шарниры предназначены для измерения углов установления лопастей.
Продольное и поперечное управление осуществляют ручкой, отклоняя которую пилот через автомат перекоса изменяет равнодействующую силу тяги несущего винта 2.
Рулевой винт 3 предназначен для равновесия реактивного момента несущего винта и для путевого управления вертолетом. Мощность на вращение рулевого винта 3 отбирается от главного редуктора трансмиссионным валом. Изменение шага рулевого винта 3 осуществляют движением педалей ножного управления в кабине 11 пилота.
Измерительно-вычислительный комплекс вертолета работает следующим образом. Информация, которая поступает от модуля 12 контроля систем питания и охлаждения, модуля 13 датчиков вспомогательных систем и агрегатов, модуля 14 контроля силовых установок и модуля 15 контроля главного редуктора 6 по шине 16 данных, отображается и сохраняется на модуле 17 отображения информации.
Модуль 17 отображения информации вычисляет, регистрирует и выдает индикацию следующих параметров:
- высотно-скоростные параметры;
- вычисление, регистрацию и индикацию температуры внешнего воздуха в диапазоне ±50°С;
- параметры времени;
- параметры системы ориентации;
- параметры несущей системы, двигателей, топливной системы;
- параметры электрической системы;
- обеспечивает запись контролируемых параметров и сохраняет информацию о четырех предыдущих полетах;
- обеспечивает непрерывный полетный контроль узлов и модулей с выдачей информации о их состоянии;
- обеспечивает предполетный контроль вертолета;
- в режиме теста может определить отказавшие узел или модуль для последующей их замены;
- позволяет осуществить перезапись информации из накопителя параметров для последующей обработки, анализа и отображения в виде графиков с помощью специального программного обеспечения, установленного на персональном компьютере.
Вертолет выполняет взлет и посадку с бетонных, грунтовых, травянистых площадок. Вертолет допускает посадку в режиме авторотации. Эксплуатация вертолетов осуществляется как на базе существующего авиапредприятия и аэродромов, так и индивидуальными владельцами при наличии площадки размером 20×20 метров. Площадка для стоянки вертолета - 11,5×11,5 м.
1. Легкий многоцелевой вертолет, содержащий фюзеляж, несущий и рулевой винты, каждый из которых состоит из лопастей и втулки, два поршневых четырехцилиндровых бензиновых двигателя с комбинированными системами охлаждения, трансмиссию, имеющую главный и хвостовой редукторы и три трансмиссионных вала, соединяющие двигатели с главным редуктором и главный редуктор с редуктором хвостового винта, полозковое шасси, хвостовую балку, стабилизатор, систему управления, систему отопления и вентиляции, причем вертолет выполнен с возможностью горизонтального полета на одном двигателе, выведенном на максимальный режим, отличающийся тем, что включает измерительно-вычислительный комплекс и четырехкратно зарезервированную систему электроснабжения, измерительно-вычислительный комплекс содержит модуль контроля систем питания и охлаждения, модуль датчиков вспомогательных систем и агрегатов, модуль контроля силовых установок и модуль контроля главного редуктора, все модули соединены с шиной данных, соединенной с модулем отображения информации, четырехкратно зарезервированная система электроснабжения состоит из двух независимых каналов питания - левого и правого бортов, каждый канал содержит генератор переменного тока, соединенный с выпрямителем-регулятором, который через реле и силовой диод от обратного тока подключен к шине центрального распределительного устройства, к которой через шунт и реле подключена также аккумуляторная батарея.
2. Вертолет по п.1, отличающийся тем, что используют генератор переменного тока P12 W250.
3. Вертолет по п.1, отличающийся тем, что используют никель-кадмиевую аккумуляторную батарею типа F10/17H1C-T.
4. Вертолет по п.1, отличающийся тем, что он выполнен на четыре места.
