RU146302U1

RU146302U1 - SPEED COMBINED HELICOPTER

Info

Publication number: RU146302U1
Application number: RU2014117932/11U
Authority: RU
Inventors: Станислав Петрович Мидзяновский
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Московский Вертолетный Завод Им. М.Л. Миля"
Priority date: 2014-05-06
Filing date: 2014-05-06
Publication date: 2014-10-10

Abstract

1. Скоростной комбинированный вертолет, содержащий фюзеляж, состоящий из передней, средней и хвостовой частей, хвостовое оперение, силовую установку, две консоли крыла, несущий винт, рулевой винт, толкающий винт в кольце, трансмиссию, содержащую главный редуктор, редуктор рулевого винта и хвостовой вал, отличающийся тем, что толкающий винт установлен на хвостовом валу в конце средней части фюзеляжа и его кольцо жестко связано с фюзеляжем, при этом хвостовая часть фюзеляжа выполнена в виде трубчатого корпуса с опорным силовым кольцом, жестко связанным с кольцом толкающего винта, а сам толкающий винт снабжен автоматом перекоса с управлением общим и циклическим шагом лопастей.2. Скоростной комбинированный вертолет по п. 1, отличающийся тем, что жесткое крепление опорного силового кольца хвостовой части фюзеляжа к кольцу толкающего винта выполнено в виде стержней, а жесткое крепление кольца толкающего винта к средней части фюзеляжа - с помощью обтекаемых крепежных элементов, обеспечивающих спрямление набегающего воздушного потока к толкающему винту.3. Скоростной комбинированный вертолет по п. 1, отличающийся тем, что обшивка средней части фюзеляжа имеет со стороны, обращенной к толкающему винту, сужение и/или углубления, предназначенные для обеспечения доступа набегающего воздушного потока к лопастям толкающего винта.4. Скоростной комбинированный вертолет по п. 1, отличающийся тем, что главный редуктор соединен с хвостовым валом через промежуточный редуктор.5. Скоростной комбинированный вертолет по п. 1, отличающийся тем, что трубчатый корпус хвостовой части фюзеляжа со стороны, обращенной к толкающему винту, им1. High-speed combined helicopter containing the fuselage, consisting of the front, middle and tail parts, tail, powerplant, two wing consoles, main rotor, tail rotor, pushing propeller in the ring, transmission containing the main gearbox, tail rotor gear and tail gear a shaft, characterized in that the pushing screw is mounted on the tail shaft at the end of the middle part of the fuselage and its ring is rigidly connected to the fuselage, while the tail part of the fuselage is made in the form of a tubular body with a support power ring, rigid associated with the thrust ring screw, and the pusher propeller is provided with a swashplate controlled collective and cyclic pitch lopastey.2. The high-speed combined helicopter according to claim 1, characterized in that the rigid fastening of the supporting power ring of the rear part of the fuselage to the ring of the pushing screw is made in the form of rods, and the rigid fastening of the ring of the pushing screw to the middle part of the fuselage is made with streamlined fasteners that ensure the alignment of the incoming air flow to the pushing screw. 3. The high-speed combined helicopter according to claim 1, characterized in that the casing of the middle part of the fuselage has, on the side facing the pushing screw, a narrowing and / or recesses designed to provide access of the incoming air flow to the blades of the pushing screw. 4. A high-speed combined helicopter according to claim 1, characterized in that the main gearbox is connected to the tail shaft through an intermediate gearbox. 5. The high-speed combined helicopter according to claim 1, characterized in that the tubular body of the rear fuselage from the side facing the pushing screw is

Description

Полезная модель относится к винтокрылым летательным аппаратам, а именно к скоростным комбинированным вертолетам.The utility model relates to rotary-wing aircraft, namely to high-speed combined helicopters.

Известны скоростные комбинированные летательные аппараты, являющиеся гибридом одновинтового вертолета и самолета с неподвижным крылом (патент WO 2005/005250, 2005, «Гибридный вертолет», B64C; патент US 3506219, 1970, «Вертолет с управляющим и толкающим устройством», B64C 27/22). Вертолеты имеют фюзеляж с расположенными на нем крыльями, несущий винт, рулевой винт, хвостовое оперение, тянущий или толкающий пропульсивный воздушный винт (пропеллер) для увеличения скорости полета.Known are high-speed combined aircraft, which are a hybrid of a single-rotor helicopter and a fixed wing aircraft (patent WO 2005/005250, 2005, “Hybrid helicopter”, B64C; patent US 3506219, 1970, “Helicopter with control and pushing device”, B64C 27/22 ) Helicopters have a fuselage with wings located on it, a main rotor, a tail rotor, a tail unit, a propeller pulling or pushing propeller to increase flight speed.

Недостатком аналогов является повышенная опасность травмирования наземного персонала открытым пропульсивным винтом. Другим недостатком являются низкие характеристики маневренности, вызванные удаленным расположением пропульсивного винта от центра масс винтокрыла. Расположение пропульсивного воздушного винта в носовой или хвостовой части фюзеляжа, т.е. на максимальном удалении от центра масс винтокрыла увеличивает его момент инерции, что снижает характеристики маневренности.The disadvantage of analogues is the increased risk of injury to ground personnel with an open propulsion propeller. Another disadvantage is the low maneuverability characteristics caused by the remote location of the propulsive propeller from the rotorcraft center of mass. The location of the propulsive propeller in the nose or tail of the fuselage, i.e. at the maximum distance from the center of mass of the rotorcraft increases its moment of inertia, which reduces the characteristics of maneuverability.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является винтокрыл гибридного типа (патент US 5738301, 1998, «Винтокрыл гибридного типа», B64C 27/82), содержащий фюзеляж, состоящий из передней, средней и хвостовой части с хвостовым оперением, силовую установку, две консоли крыла, несущий винт, рулевой винт, расположенный на конце хвостовой части фюзеляжа, толкающий винт в кольце, расположенный на хвостовой части фюзеляжа за рулевым винтом, трансмиссию, содержащую главный редуктор, редуктор рулевого винта, хвостовой вал, связывающий главный редуктор с толкающим винтом и с редуктором рулевого винта.The closest analogue (prototype) is a rotorcraft of a hybrid type (patent US 5738301, 1998, "Rotorcraft of a hybrid type", B64C 27/82) containing a fuselage consisting of a front, middle and aft parts with a tail unit, a power plant, two wing consoles , main rotor, tail rotor located at the end of the rear fuselage, a pushing screw in the ring, located on the tail of the fuselage behind the tail rotor, a transmission containing the main gearbox, tail rotor gearbox, tail shaft connecting the main gearbox with the push propeller and tail rotor gearbox.

Недостатком прототипа является повышенная масса конструкции и низкие характеристики маневренности, вызванные удаленным расположением толкающего винта от центра масс винтокрыла. На максимальной скорости полета мощность, передаваемая хвостовым валом трансмиссии на толкающий двигатель составляет до 90% мощности подаваемой на главный редуктор при висении. Это приводит к необходимости усиливать конструкцию трансмиссии и хвостовой части фюзеляжа. Удаленный пропульсивный двигатель значительно нагружает трансмиссию и хвостовую балку продольными силами и скручивающим моментом, что также требует увеличения прочности, а, следовательно, и увеличения массы конструкции.The disadvantage of the prototype is the increased mass of the structure and low maneuverability characteristics caused by the remote location of the pushing screw from the center of mass of the rotorcraft. At maximum flight speed, the power transmitted by the transmission tail shaft to the pusher engine makes up to 90% of the power supplied to the main gearbox when hovering. This leads to the need to strengthen the design of the transmission and the rear of the fuselage. The remote propulsion engine significantly loads the transmission and the tail beam with longitudinal forces and torsional moment, which also requires an increase in strength, and, consequently, an increase in the mass of the structure.

Другим недостатком прототипа является возможное повреждение кольца и лопастей толкающего винта при посадке на авторотации.Another disadvantage of the prototype is the possible damage to the ring and propeller blades when landing on autorotation.

Указанные недостатки не позволяют также увеличить диаметр пропульсивного воздушного винта для увеличения скорости полета.These disadvantages also do not allow to increase the diameter of the propulsive propeller to increase flight speed.

Задачей заявляемой полезной модели является уменьшение массы скоростного комбинированного вертолета, повышение его маневренных характеристик, безопасности и скорости полета.The objective of the claimed utility model is to reduce the mass of a high-speed combined helicopter, increase its maneuverability, safety and flight speed.

Поставленная задача решена за счет того, что в скоростном комбинированном вертолете, содержащем фюзеляж, состоящий из передней, средней и хвостовой частей, хвостовое оперение, силовую установку, две консоли крыла, несущий винт, рулевой винт, толкающий винт в кольце, трансмиссию, содержащую главный редуктор, редуктор рулевого винта и хвостовой вал, для достижения целей полезной модели - толкающий винт установлен на хвостовом валу в конце средней части фюзеляжа и его кольцо жестко связано с фюзеляжем, при этом хвостовая часть фюзеляжа выполнена в виде трубчатого корпуса с опорным силовым кольцом, жестко связанным с кольцом толкающего винта, а сам толкающий винт снабжен автоматом перекоса с управлением общим и циклическим шагом лопастей.The problem is solved due to the fact that in a high-speed combined helicopter containing the fuselage, consisting of the front, middle and tail parts, tail, powerplant, two wing consoles, main rotor, tail rotor, pushing screw in the ring, transmission containing the main gearbox, tail rotor gearbox and tail shaft to achieve the objectives of the utility model — a pushing screw is mounted on the tail shaft at the end of the middle part of the fuselage and its ring is rigidly connected to the fuselage, while the tail part of the fuselage is made it is in the form of a tubular body with a supporting power ring rigidly connected to the ring of the pushing screw, and the pushing screw itself is equipped with a swash plate with control of the common and cyclic pitch of the blades.

При этом жесткое крепление опорного силового кольца хвостовой части фюзеляжа к кольцу толкающего винта выполнено в виде стержней, а жесткое крепление кольца толкающего винта к средней части фюзеляжа - с помощью обтекаемых крепежных элементов, обеспечивающих спрямление набегающего воздушного потока к толкающему винту, а обшивка средней части фюзеляжа имеет со стороны, обращенной к толкающему винту сужение и/или углубления, предназначенные для обеспечения доступа набегающего воздушного потока к лопастям толкающего винта.In this case, the rigid fastening of the supporting power ring of the rear fuselage to the thrust screw ring is made in the form of rods, and the rigid fastening of the thrust screw ring to the middle part of the fuselage is made with streamlined fasteners, which ensure the straightening of the incoming air flow to the thrust screw, and the lining of the middle part of the fuselage has a narrowing and / or recesses from the side facing the pushing screw, intended to provide access of the incoming air flow to the blades of the pushing screw.

В скоростном комбинированном вертолете главный редуктор соединен с хвостовым валом через промежуточный редуктор, а трубчатый корпус хвостовой части фюзеляжа со стороны, обращенной к толкающему винту, имеет крышку с подшипником для хвостового вала.In a high-speed combined helicopter, the main gearbox is connected to the tail shaft through an intermediate gearbox, and the tubular body of the fuselage tail portion on the side facing the pushing screw has a cover with a bearing for the tail shaft.

Размещение толкающего винта непосредственно перед хвостовой частью фюзеляжа, т.е. значительно ближе к центру масс скоростного комбинированного вертолета значительно уменьшает его момент инерции, что повышает маневренные характеристики и снижает требования к прочности трансмиссии и хвостовой части фюзеляжа, что приводит к уменьшению массы скоростного винтокрыла. Расположение толкающего винта в кольце и в средней части фюзеляжа обеспечивает безопасность наземного персонала и исключает повреждение толкающего винта при посадке на авторотации, что позволяет увеличить диаметр толкающего винта до размеров, соизмеримых с поперечным сечением самого фюзеляжа и, следовательно, увеличить тягу и скорость полета.Placing the pushing screw directly in front of the rear of the fuselage, i.e. significantly closer to the center of mass of the high-speed combined helicopter significantly reduces its moment of inertia, which increases maneuverability and reduces the strength requirements of the transmission and the rear of the fuselage, which leads to a decrease in the mass of the high-speed rotorcraft. The location of the pushing screw in the ring and in the middle of the fuselage ensures the safety of ground personnel and eliminates damage to the pushing screw when landing on autorotation, which allows to increase the diameter of the pushing screw to a size comparable with the cross section of the fuselage itself and, therefore, increase traction and flight speed.

Установка на толкающий винт автомата перекоса с управлением общим и циклическим шагом обеспечивает не только изменение тяги толкающего винта, но и обеспечивает создание составляющей силы тяги в направлении перпендикулярном хвостовому валу, которая, наряду с рулевым винтом, компенсирует реактивный момент несущего винта, а также позволяет управлять углом тангажа и рыскания скоростного комбинированного вертолета в дополнение к функциям несущего винта. Наличие автомата перекоса также улучшает маневренные характеристики скоростного комбинированного вертолета и позволяет снизить вес хвостовой части фюзеляжа, оперения и рулевого винта.The installation of a swashplate with a common and cyclic pitch control on the pushing screw provides not only a change in the thrust of the pushing screw, but also ensures the creation of a component of the thrust force in the direction perpendicular to the tail shaft, which, along with the tail rotor, compensates the reactive moment of the rotor, and also allows you to control pitch and yaw angle of a high-speed combined helicopter in addition to the rotor functions. The presence of a swashplate also improves the maneuverability of a high-speed combined helicopter and reduces the weight of the tail of the fuselage, plumage and tail rotor.

Наличие промежуточного редуктора позволяет повысить мощность, передаваемую от главного редуктора к толкающему винту через хвостовой вал в скоростном полете и согласовать оси вращения хвостового вала и высоко расположенного главного редуктора. Жесткое крепление кольца толкающего винта к средней и хвостовой частям фюзеляжа с помощью обтекаемых крепежных элементов с одной стороны обеспечивает целостность и жесткость всего фюзеляжа, а с другой стороны, наряду с сужениями и/или углублениями средней части фюзеляжа, свободное протекание воздушного потока через толкающий винт.The presence of an intermediate gearbox allows to increase the power transmitted from the main gearbox to the pushing screw through the tail shaft in high-speed flight and to coordinate the rotation axes of the tail shaft and the highly located main gearbox. Rigid fastening of the pushing screw ring to the middle and rear parts of the fuselage with streamlined fasteners on the one hand ensures the integrity and rigidity of the entire fuselage, and on the other hand, along with the constrictions and / or recesses of the middle part of the fuselage, the free flow of air through the pushing screw.

Предлагаемые схемные и конструктивные изменения позволяют уменьшить массу скоростного комбинированного вертолета, повысить его маневренные характеристики, безопасность и скорость полета.The proposed schematic and design changes make it possible to reduce the mass of a high-speed combined helicopter, increase its maneuverability, safety and flight speed.

Конструкция скоростного комбинированного вертолета поясняется чертежами, где изображено:The design of a high-speed combined helicopter is illustrated by drawings, which depict:

На фиг. 1 - скоростной комбинированный вертолет, изометрическая проекция;In FIG. 1 - high-speed combined helicopter, isometric view;

На фиг. 2 - скоростной комбинированный вертолет, вид спереди;In FIG. 2 - high-speed combined helicopter, front view;

На фиг. 3 - скоростной комбинированный вертолет, фрагмент изометрической проекции.In FIG. 3 - high-speed combined helicopter, a fragment of an isometric projection.

Скоростной комбинированный вертолет, содержит фюзеляж (фиг. 1 и фиг. 2), состоящий из передней 1, средней 2 и хвостовой 3 частей, вертикальное и горизонтальное хвостовое оперение 4, установленное на хвостовой части 3 для стабилизации и управления скоростным комбинированным вертолетом в полете. В передней части 1 фюзеляжа располагается кабина экипажа и бортовое оборудование. В средней части 2 также размещается бортовое оборудование (на рисунке не показано) и силовая установка 5 (фиг. 1 и фиг. 3). Силовая установка 5 состоит из одного или нескольких газотурбинных двигателей. Две консоли крыла 6 жестко присоединены с двух сторон к средней части 2 фюзеляжа и служат для создания подъемной силы в скоростном полете, а также для внешней подвески различного оборудования. Многолопастный несущий винт 7 расположен над средней частью (фиг. 1 и фиг. 2) и предназначен для создания подъемной и пропульсивной силы. В конце хвостовой части 3 фюзеляжа находятся рулевой винт 8, который может быть заключен в кольцо.The high-speed combined helicopter contains the fuselage (Fig. 1 and Fig. 2), consisting of the front 1, middle 2 and tail 3 parts, vertical and horizontal tail unit 4 mounted on the tail part 3 for stabilization and control of the high-speed combined helicopter in flight. In front of the fuselage 1 is the cockpit and avionics. In the middle part 2 also located on-board equipment (not shown in the figure) and the power plant 5 (Fig. 1 and Fig. 3). The power plant 5 consists of one or more gas turbine engines. Two wing consoles 6 are rigidly attached on both sides to the middle part 2 of the fuselage and serve to create lift in high-speed flight, as well as for external suspension of various equipment. The multi-blade rotor 7 is located above the middle part (Fig. 1 and Fig. 2) and is designed to create lifting and propulsive forces. At the end of the rear part 3 of the fuselage are the tail rotor 8, which can be enclosed in a ring.

Толкающий винт 9 в кольце 10 размещен между средней 2 и хвостовой 3 частью фюзеляжа. Несущий винт 7, рулевой винт 8 и толкающий винт 9 приводятся в движение силовой установкой 5 с помощью трансмиссии, содержащей (фиг. 3) главный редуктор 11, редуктор рулевого винта 12 (фиг. 1), хвостовой вал 13 и промежуточный редуктор 14. Главный редуктор 11 (см. фиг. 3) соединен с хвостовым валом 13 через промежуточный редуктор 14. Толкающий винт 9 установлен на хвостовом валу 13 в конце средней части 2 фюзеляжа и его кольцо 10 жестко связано с фюзеляжем, при этом хвостовая часть 3 фюзеляжа выполнена в виде трубчатого корпуса с опорным силовым кольцом 15, жестко связанным с кольцом 10, а сам толкающий винт 9 снабжен автоматом перекоса 16 с управлением общим и циклическим шагом лопастей. Трубчатый корпус хвостовой части 3 фюзеляжа со стороны, обращенной к толкающему винту 9, имеет крышку с подшипником (на рисунке не показаны) для хвостового вала 13.The pushing screw 9 in the ring 10 is placed between the middle 2 and the tail 3 of the fuselage. The main rotor 7, the tail rotor 8 and the pusher propeller 9 are driven by the power unit 5 using a transmission containing (Fig. 3) the main gearbox 11, the tail rotor gearbox 12 (Fig. 1), the tail shaft 13 and the intermediate gearbox 14. Main gear 11 (see Fig. 3) is connected to the tail shaft 13 through an intermediate gear 14. The pushing screw 9 is mounted on the tail shaft 13 at the end of the middle part 2 of the fuselage and its ring 10 is rigidly connected to the fuselage, while the tail part 3 of the fuselage is made in in the form of a tubular body with a support ring 15, rigid associated with the ring 10, and the push bolt 9 is provided with a swashplate 16 to control collective and cyclic pitch of the blades. The tubular body of the fuselage tail portion 3 from the side facing the pushing screw 9 has a cover with a bearing (not shown) for the tail shaft 13.

Жесткое крепление опорного силового кольца 15 хвостовой части 3 фюзеляжа к кольцу 10 толкающего винта 9 выполнено в виде стержней 17, а жесткое крепление кольца 10 к средней части 2 фюзеляжа - с помощью обтекаемых крепежных элементов 18, обеспечивающих спрямление набегающего воздушного потока к толкающему винту 8. Обшивка средней части 2 фюзеляжа (фиг. 1) имеет со стороны, обращенной к толкающему винту 9 сужение и/или углубления 19, предназначенные для обеспечения доступа набегающего воздушного потока к лопастям толкающего винта 9.Rigid fastening of the supporting power ring 15 of the rear part of the fuselage 3 to the ring 10 of the pushing screw 9 is made in the form of rods 17, and the rigid fastening of the ring 10 to the middle part 2 of the fuselage is made using streamlined fasteners 18, which ensure the straightening of the incoming air flow to the pushing screw 8. The casing of the middle part 2 of the fuselage (Fig. 1) has a narrowing and / or recesses 19 from the side facing the pushing screw 9, designed to provide access of the incoming air flow to the blades of the pushing screw 9.

Скоростной комбинированный вертолет работает следующим образом.High-speed combined helicopter operates as follows.

При работающей силовой установке 5, создаваемый ею вращающий момент передается на главный редуктор 11, который осуществляет вращение несущего винта 7 с постоянной скоростью. От главного редуктора 11 вращение, через промежуточный редуктор 14, передается на хвостовой вал 13, который также вращается с постоянной скоростью. Вращение хвостового вала 13 приводит к вращению лопастей толкающего винта 9 и, через редуктор рулевого винта 12, лопастей рулевого винта 8.When the power plant 5 is operating, the torque generated by it is transmitted to the main gearbox 11, which rotates the rotor 7 at a constant speed. From the main gearbox 11, rotation, through the intermediate gearbox 14, is transmitted to the tail shaft 13, which also rotates at a constant speed. The rotation of the tail shaft 13 leads to the rotation of the propeller blades 9 and, through the tail rotor gearbox 12, the tail rotor blades 8.

В режиме вертикального взлета, посадки и висения лопасти толкающего винта 9, по команде управления общим шагом толкающего винта, с помощью автомата перекоса 16 устанавливаются в положение, обеспечивающее нулевую тягу толкающего винта 9. Управление скоростным комбинированным вертолетом осуществляется, как и обычным вертолетом одновинтовой схемы.In the vertical take-off, landing and hovering mode of the pusher propeller blades 9, by the command to control the common pitch of the pusher propeller, using the swashplate 16, they are set to a position ensuring zero thrust of the pusher propeller 9. The high-speed combined helicopter is controlled like a conventional single-rotor helicopter.

В режиме горизонтального полета на автомат перекоса 16 толкающего винта 9 поступают команды управления, как общим, так и циклическим шагом лопастей, что приводит к созданию как дополнительной пропульсивной силы, увеличивающей скорость полета, так и боковой составляющей пропульсивной силы, позволяющей разворачивать скоростной комбинированный вертолет относительно центра масс.In the horizontal flight mode, the swash plate 16 of the pusher propeller 9 receives control commands, both by the general and the cyclic pitch of the blades, which leads to the creation of both an additional propulsive force increasing the flight speed and a lateral component of the propulsive force, allowing to rotate the high-speed combined helicopter relatively center of mass.

В режиме посадки на авторотации толкающий винт 9 продолжает создавать пропульсивную силу, благодаря передаче вращающего момента от несущего винта 7 с помощью трансмиссии, что предоставляет экипажу больше возможности для выбора места аварийной посадки.In the autorotation landing mode, the pushing screw 9 continues to generate propulsive force due to the transmission of torque from the rotor 7 by means of a transmission, which provides the crew with more options for choosing the emergency landing site.

Claims

1. High-speed combined helicopter containing the fuselage, consisting of the front, middle and tail parts, tail, powerplant, two wing consoles, main rotor, tail rotor, pushing propeller in the ring, transmission containing the main gearbox, tail rotor gear and tail gear a shaft, characterized in that the pushing screw is mounted on the tail shaft at the end of the middle part of the fuselage and its ring is rigidly connected to the fuselage, while the tail part of the fuselage is made in the form of a tubular body with a support power ring, rigid associated with the thrust ring screw, and the pusher propeller is provided with a swashplate controlled collective and cyclic pitch of the blades.

2. The high-speed combined helicopter according to claim 1, characterized in that the rigid fastening of the supporting power ring of the fuselage tail to the thrust screw ring is made in the form of rods, and the rigid fastening of the thrust screw ring to the middle part of the fuselage - with streamlined fasteners that provide straightening free air flow to the pushing screw.

3. A high-speed combined helicopter according to claim 1, characterized in that the casing of the middle part of the fuselage has, on the side facing the pushing screw, a narrowing and / or recesses designed to provide access of the incoming air flow to the blades of the pushing screw.

4. High-speed combined helicopter according to claim 1, characterized in that the main gearbox is connected to the tail shaft through an intermediate gearbox.

5. High-speed combined helicopter according to claim 1, characterized in that the tubular body of the fuselage tail portion on the side facing the pushing screw has a cover with a bearing for the tail shaft.