RU2753444C1 - High-speed hybrid coaxial electric helicopter - Google Patents

High-speed hybrid coaxial electric helicopter Download PDF

Info

Publication number
RU2753444C1
RU2753444C1 RU2021114839A RU2021114839A RU2753444C1 RU 2753444 C1 RU2753444 C1 RU 2753444C1 RU 2021114839 A RU2021114839 A RU 2021114839A RU 2021114839 A RU2021114839 A RU 2021114839A RU 2753444 C1 RU2753444 C1 RU 2753444C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
speed
coaxial electric
electric helicopter
helicopter according
Prior art date
Application number
RU2021114839A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Владимирович Корольков
Марк Николаевич Левин
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Инновационный центр "Бирюч" (ЗАО "ИЦ "Бирюч")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Инновационный центр "Бирюч" (ЗАО "ИЦ "Бирюч") filed Critical Закрытое акционерное общество "Инновационный центр "Бирюч" (ЗАО "ИЦ "Бирюч")
Priority to RU2021114839A priority Critical patent/RU2753444C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2753444C1 publication Critical patent/RU2753444C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04Helicopters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

FIELD: aircraft engineering.
SUBSTANCE: high-speed hybrid coaxial electric helicopter contains a fuselage, coaxial rotors with electric motors and simplified independent swashplates located under them, side propulsion units.
EFFECT: improved controllability and cruise speed of rotary-wing aircraft is provided.
9 cl, 6 dwg

Description

Область техникиTechnology area

Изобретение относится к авиастроению, в частности, к вертолетостроению, а именно, к комбинированным вертолетам вертикального взлета и посадки с двумя и более винтами, в том числе, размещенными коаксиально.The invention relates to aircraft engineering, in particular, to helicopter engineering, namely, to combined vertical take-off and landing helicopters with two or more propellers, including those placed coaxially.

Предшествующий уровень техникиPrior art

Проблемы повышения безопасности, маневренности, скорости полета и надежности управления летательным аппаратом рассматриваются как основные при конструировании вертолетов.The problems of increasing safety, maneuverability, flight speed and reliability of aircraft control are considered as the main ones in the design of helicopters.

Известен вертолет с соосными несущими винтами (РФ 2265554, 01.04.2004) и системой управления, включающей два автомата перекоса и кинематически связанные с ними две рычажные качалки управления углом установки лопастей.Known helicopter with coaxial rotors (RF 2265554, 04/01/2004) and a control system that includes two swashplate and kinematically associated with them two link arms for controlling the angle of the blades.

Известен вертолет с соосными несущими винтами (РФ 176027, 18.07.2016) с диаметром верхнего винта меньшим диаметра нижнего винта для предотвращения перехлеста лопастей, и управлением общим и дифференциальными шагами лопастей через автомат перекоса.Known helicopter with coaxial rotors (RF 176027, 07/18/2016) with a diameter of the upper rotor smaller than the diameter of the lower rotor to prevent overlapping of the blades, and control the total and differential pitch of the blades through the swashplate.

Известна соосная система несущих винтов вертолета (РФ 173218, 14.11.2016) с системой управления, содержащей автомат перекоса и устройство управления дифференциальным шагом установки лопастей несущих винтов.A coaxial system of helicopter rotor blades is known (RF 173218, 11/14/2016) with a control system containing a swashplate and a control device for the differential pitch of the rotor blades.

Известен концепт скоростного винтокрыла (РФ 2539679, 19.11.2013) с одним большим верхним несущим винтом, двумя дополнительными воздушными винтами в складывающихся крыльях и винтом в кольце на конце хвостовой балки. Дополнительные винты могут поворачиваться из горизонтальной плоскости при взлете/посадке в вертикальную плоскость при горизонтальном полете по типу конвертоплана. Недостатком предложенного концепта является повышенная сложность управления летательным аппаратом посредством воздушных винтов при переходе из режима взлет-посадка в горизонтальный полет и обратно.The concept of a high-speed rotorcraft (RF 2539679, 11/19/2013) is known with one large upper main rotor, two additional propellers in folding wings and a propeller in a ring at the end of the tail boom. Additional propellers can turn from the horizontal plane during takeoff / landing into the vertical plane during horizontal flight like a tiltrotor. The disadvantage of the proposed concept is the increased complexity of control of the aircraft by means of propellers during the transition from take-off-landing to horizontal flight and back.

В патенте US 10822076 (03.11.2020) был предложен двухроторный винтокрылый летательный аппарат, имеющий два соосных несущих винта с механизмами перекоса и толкающий винт в хвостовой части. Дополнительный толкающий винт обеспечивает повышение круизной скорости летательному аппарату, однако остается конструктивно и технологически сложный узел редуктора и автомата перекоса несущих винтов. Этот патент может рассматриваться в качестве прототипа заявляемому нами решению.In US patent 10822076 (03.11.2020), a two-rotor rotorcraft was proposed, having two coaxial main rotor with tilt mechanisms and a pusher rotor in the tail section. An additional pusher propeller provides an increase in the cruise speed of the aircraft, however, a structurally and technologically complex assembly of the gearbox and the rotor swashplate remains. This patent can be considered as a prototype of the solution we are claiming.

Недостатками указанных выше технических решений являются чрезмерная сложность механизмов автомата перекоса несущих винтов, трансмиссии несущих винтов и ограниченные возможности маневрирования и достижения высоких круизных скоростей при полете. Техническая сложность механизмов автоматов перекоса заключается в необходимости циклического управления положением лопастей соосных несущих винтов при монтаже втулок несущего винта с лопастями и тарелкой автомата перекоса на вращающейся оси, при этом ось приводится двигателем через редуктор, установленный в фюзеляже вертолета.The disadvantages of the above technical solutions are the excessive complexity of the rotor swashplate mechanisms, the rotor transmission, and the limited ability to maneuver and achieve high cruise speeds during flight. The technical complexity of the swashplate mechanisms lies in the need for cyclic control of the position of the coaxial rotor blades when mounting the rotor hubs with blades and the swashplate on the rotating axis, while the axis is driven by the engine through a gearbox installed in the helicopter fuselage.

Одной из возможностей преодоления указанных выше проблем повышения управляемости и круизной скорости винтокрылых летательных аппаратов является разработка скоростных комбинированных (гибридных) вертолетов, использующих дополнительные воздушные винты и расположением электродвигателей и редуктора непосредственно под или над несущим винтом, в таком случае возможно использовать неподвижную мачту для крепления независимых винтомоторных групп несущих винтов с расположением системы управления качалкой автомата перекоса внутри неподвижной мачты.One of the possibilities to overcome the above problems of increasing the controllability and cruise speed of rotary-wing aircraft is the development of high-speed combined (hybrid) helicopters using additional propellers and the location of electric motors and gearbox directly under or above the main rotor, in this case it is possible to use a fixed mast for fastening independent rotor rotor groups with the location of the swashplate control system inside the fixed mast.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

Фиг. 1 Гибридный электровертолет, общий вид.FIG. 1 Hybrid electric helicopter, general view.

Фиг. 2. Гибридный электровертолет, вид сбоку.FIG. 2. Hybrid electric helicopter, side view.

Фиг. З. Гибридный электровертолет, вид сверху.FIG. H. Hybrid electric helicopter, top view.

Фиг. 4. Гибридный электровертолет, вид спереди.FIG. 4. Hybrid electric helicopter, front view.

Фиг. 5. Боковая винтомоторная группа гибридного электровертолета.FIG. 5. Side rotor group of a hybrid electric helicopter.

Фиг. 6. Упрощенный автомат перекоса.FIG. 6. Simplified swashplate.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Комбинированный электровертолет содержит фюзеляж, включающий кабину экипажа, два соосных несущих винта противоположного вращения с независимым приводом, на каждом из которых установлена втулка несущего винта с двух- или трехлопастным винтом, упрощенный автомат перекоса с одной качалкой управления. На фюзеляже установлено не менее четырех боковых винтомоторных групп.The combined electric helicopter contains a fuselage, which includes a cockpit, two coaxial counter-rotating main rotor with an independent drive, each of which has a main rotor hub with a two- or three-bladed propeller, a simplified swashplate with one control rocker. The fuselage is equipped with at least four lateral rotor groups.

Технической задачей изобретения является создание винтокрылого летательного аппарата вертикального взлета и посадки, обладающего повышенными характеристиками надежности, управляемости, маневренности и круизной скорости по сравнению с аналогами.The technical objective of the invention is to create a vertical take-off and landing rotorcraft with improved reliability, controllability, maneuverability and cruise speed characteristics in comparison with analogues.

Решение технической задачи состоит в совместном использовании для обеспечения полета соосных несущих винтов со встречным вращением в горизонтальных плоскостях и боковых толкающих (и/или тянущих) винтов, вращающихся вокруг поперечной оси. Обе группы винтов, а именно, несущие и боковые, имеют собственные контуры управления, позволяющие независимо управлять вертикальным и горизонтальным перемещениями гибридного вертолета в полете, соответственно.The solution to the technical problem consists in the joint use to ensure the flight of coaxial rotors with counter-rotation in horizontal planes and lateral pushing (and / or pulling) screws rotating around the transverse axis. Both groups of propellers, namely, the main and side propellers, have their own control loops that allow independent control of the vertical and horizontal movements of the hybrid helicopter in flight, respectively.

Использование соосных несущих винтов только с целью создания подъемной силы для движения гибридного электровертолета в вертикальном направлении, позволяет упростить механизм автомата перекоса и ограничиться использованием следующих функций автомата перекоса: независимое изменение общего шага верхнего и нижнего винта, независимый наклон тарелки автомата перекоса вокруг только поперечной оси. В этом техническом решении упрощение конструкции механизма автомата перекоса заключается в упрощении кинематической схемы: уменьшении функций (вместо одновременного наклона тарелки автомата перекоса по 2 м осям, используется наклон вокруг одной оси) и расположения качалки автомата перекоса на неподвижной мачте. Привод качалок автоматов перекоса расположен внутри полой мачты. Автоматы перекоса независимы, кинематически не соединены между собой тягами.The use of coaxial rotors only for the purpose of creating a lift for the movement of the hybrid electric helicopter in the vertical direction makes it possible to simplify the swashplate mechanism and limit the use of the following swashplate functions: independent change in the total pitch of the upper and lower screws, independent tilt of the swashplate around only the transverse axis. In this technical solution, the simplification of the swashplate mechanism consists in simplifying the kinematic diagram: reducing the functions (instead of simultaneously tilting the swashplate along 2 axes, tilt around one axis is used) and positioning the swashplate on a stationary mast. The swashplate drive is located inside the hollow mast. The swash plates are independent, not kinematically interconnected by rods.

Технический результат заключается в существенном повышении надежности, управляемости и маневренности гибридного электровертолета за счет упрощения его технической реализации в результате упрощения механизмов автомата перекоса и расширения их функций за счет независимого управления автоматами перекоса нижнего и верхнего винта и дополнительными независимыми системами управления полетом в вертикальной и в горизонтальной плоскостях при совместном использовании несущих и боковых винтомоторных групп. Существенное повышение круизной скорости гибридного электровертолета также достигается за счет использования боковых (тянущих/толкающих) винтомоторных групп.The technical result consists in a significant increase in the reliability, controllability and maneuverability of the hybrid electric helicopter by simplifying its technical implementation as a result of simplifying the swashplate mechanisms and expanding their functions due to the independent control of the swashplate of the lower and upper rotor and additional independent flight control systems in vertical and horizontal planes with the combined use of bearing and lateral rotor groups. A significant increase in the cruise speed of a hybrid electric helicopter is also achieved through the use of lateral (pull / push) propeller-driven groups.

Существенные отличия предлагаемого решения от прототипа заключаются в следующем:Significant differences between the proposed solution and the prototype are as follows:

- все винты приводятся во вращения электродвигателями;- all screws are driven by electric motors;

- электродвигатели и редуктора верхнего и нижнего винта располагаются на неподвижной мачте в непосредственной близости от втулки винта;- electric motors and gearboxes of the upper and lower propeller are located on a fixed mast in the immediate vicinity of the propeller hub;

- существенное упрощение и облегчение трансмиссии привода несущих винтов;- significant simplification and lightening of the rotor drive transmission;

- достигается упрощение управления несущими винтами за счет упрощения конструкции автомата перекоса винтов и реализации независимого автомата перекоса для верхнего и нижнего винта;- simplified control of the rotor rotor is achieved by simplifying the design of the swash plate and the implementation of an independent swash plate for the upper and lower rotor;

- достигается расширение возможностей управление несущими винтами за счет возможности независимой регулировки оборотов, общего шага и циклического шага (по одной оси) верхнего и нижнего винта;- the expansion of the possibilities of controlling the rotor is achieved due to the possibility of independent adjustment of the revolutions, the total pitch and the cyclic pitch (along one axis) of the upper and lower rotor;

- функции, выполняемые автоматом перекоса основных несущих винтов и толкающего винта, берут на себя четыре поворотных винта в импеллере;- the functions performed by the swashplate of the main rotors and the pusher propeller are taken over by the four swivel propellers in the impeller;

- достигается упрощение конструкции и повышения надежности за счет отказа от трансмиссии на несущие, рулевые и толкающие винты;- a simplification of the design and an increase in reliability is achieved due to the rejection of the transmission for the main, steering and pushing screws;

- соосные винты имеют независимый привод за счет редукторов с электродвигателями, расположенными непосредственно под каждым соосным несущим винтом.- coaxial propellers are independently driven by gearboxes with electric motors located directly under each coaxial rotor.

Конструкция заявляемого скоростного гибридного соосного электровертолета представлена на Фиг. 1-5.The design of the inventive high-speed hybrid coaxial electric helicopter is shown in FIG. 1-5.

На Фиг. 1 показан общий вид предлагаемого скоростного гибридного соосного электровертолета. Конструкция летательного аппарата включает фюзеляж (1), соосные верхний (2) и нижний (3) несущие винты, передние боковые винты в импеллере с поворотным механизмом на 110° (4), задние боковые винты в импеллере с поворотным механизмом на 110° (5). Общий вид гибридного электровертолета содержит основные элементы заявляемого летательного аппарата и отражает его облик в одном из возможных дизайнов, который не исключает исполнения гибридного электровертолета в каком-либо ином дизайне.FIG. 1 shows a general view of the proposed high-speed hybrid coaxial electric helicopter. The design of the aircraft includes the fuselage (1), coaxial upper (2) and lower (3) main rotors, front side propellers in the impeller with 110 ° swivel mechanism (4), rear side propellers in the impeller with 110 ° swivel mechanism (5 ). The general view of the hybrid electric helicopter contains the main elements of the claimed aircraft and reflects its appearance in one of the possible designs, which does not exclude the performance of the hybrid electric helicopter in any other design.

На Фиг. 2. схематически изображен вид гибридного электровертолета сбоку и показаны основные элементы заявляемого летательного аппарата: фюзеляж (1), передние боковые винты в импеллере с поворотным механизмом на 110° (4), задние боковые винты в импеллере с поворотным механизмом на 110° (5), электродвигатель нижнего винта с редуктором (6), электродвигатель нижнего винта с редуктором (7), упрощенный автомат перекоса нижнего винта (8), упрощенный автомат перекоса верхнего винта (9).FIG. 2. schematically shows a side view of a hybrid electric helicopter and shows the main elements of the inventive aircraft: fuselage (1), front side screws in the impeller with 110 ° swivel mechanism (4), rear side screws in the impeller with 110 ° swivel mechanism (5) , lower screw motor with gear (6), lower screw motor with gear (7), simplified lower screw swashplate (8), simplified upper screw swashplate (9).

На Фиг. 3. изображен вид заявляемого гибридного электровертолета сверху и показано взаимное расположение передних (4) и задних (5) боковых винто-моторных групп (далее ВМГ) с поворотным механизмом и рулевые поверхности, расположенные в потоке передних (10) ВМГ, рулевые поверхности, расположенные в потоке задних (11) ВМГ, обеспечивающие управление по крену и тангажу ЛА.FIG. 3. shows a view of the claimed hybrid electric helicopter from above and shows the relative position of the front (4) and rear (5) side propeller-motor groups (hereinafter VMP) with a rotary mechanism and steering surfaces located in the flow of the front (10) VMGs, steering surfaces located in the flow of the rear (11) VMGs, providing roll and pitch control of the aircraft.

На Фиг. 4 представлены виды заявляемого гибридного электровертолета спереди.FIG. 4 shows front views of the claimed hybrid electric helicopter.

На Фиг. 5 схематически изображены задняя боковая винтомоторная группа, состоящая из: рулевые поверхности в потоке задних боковых винтов (11), кольцо импеллера (12), воздушный винт (13), электропривод воздушного винта (14).FIG. 5 schematically depicts the rear side propeller group, consisting of: steering surfaces in the flow of the rear side propellers (11), the impeller ring (12), the propeller (13), the propeller electric drive (14).

На Фиг. 6 схематически изображена конструкция привода несущих винтов включающая: электродвигатели нижнего (15) и верхнего (20) винтов, редуктора нижнего (16) и верхнего (21) винтов, втулки нижнего (17) и верхнего (22) винтов, тарелки автомата перекоса нижнего (18) и верхнего (23) винтов, привода тарелок автомата перекоса нижнего (19) и верхнего (24) винтов и неподвижная мачта крепления агрегатов соосных винтов (25).FIG. 6 schematically shows the design of the rotor drive, including: electric motors of the lower (15) and upper (20) screws, the gearbox of the lower (16) and upper (21) screws, the sleeve of the lower (17) and upper (22) screws, the swash plate of the lower ( 18) and upper (23) screws, drive plates of the swashplate of the lower (19) and upper (24) screws and a fixed mast for fastening units of coaxial screws (25).

Предлагаемая конструкция вертолета работает следующим образом. Гибридный вертолет является беспилотным, система автоматического управления полетом (СУ) независимо управляет группой электродвигателей на редукторе 6 и 7, которые приводят во вращение нижний 3 и верхний 2 трехлопастной несущий винт. Управление общим шагом и циклическим шагом по одному каналу управления несущих винтов 3 и 2 осуществляется СУ через актуаторы с электроприводом. Суммарно СУ соосными несущими винтами имеет 6 каналов управления (обороты, общий шаг и циклический шаг верхнего и нижнего винтов.The proposed design of the helicopter works as follows. The hybrid helicopter is unmanned, the automatic flight control system (FS) independently controls a group of electric motors on gearboxes 6 and 7, which drive the lower 3 and upper 2 three-bladed rotor. The control of the common pitch and the cyclic pitch along one control channel of the rotor 3 and 2 is carried out by the control system through the actuators with an electric drive. In total, the control system with coaxial rotors has 6 control channels (revolutions, total pitch and cyclic pitch of the upper and lower propellers.

На предлагаемой конструкции гибридного электровертолета независимые механизмы привода несущих винтов (электромоторы 15 и 20, редуктора 16 и 21, втулки 17 и 22, тарелки автоматов перекоса 18 и 23) собраны на неподвижной полой мачте 25. Внутри полой мачты размещена независимая система управления общим и циклическим шагом винтов и расположено силовое и управляющее питание к электроприводам винтов. Данное решение стало возможным в результате размещения электропривода несущих винтов в непосредственной близости от винтов, данное решение позволяет отказаться от сложной и тяжелой трансмиссии на несущие винты вертолета.On the proposed design of a hybrid electric helicopter, independent rotor drive mechanisms (electric motors 15 and 20, gearboxes 16 and 21, bushings 17 and 22, swash plates 18 and 23) are assembled on a fixed hollow mast 25. Inside the hollow mast there is an independent control system for general and cyclic pitch of screws and located power and control power to the electric drives of the screws. This solution became possible as a result of placing the rotor electric drive in the immediate vicinity of the propellers, this solution eliminates the complex and heavy transmission for the helicopter rotor.

Угловые скорости вращения и шаг верхнего и нижнего несущих винтов могут быть различны, в этом случае реактивные моменты несущих винтов 2 и 3 можно компенсировать с помощью независимой регулировки шага винтов 8 и 9.The angular rotational speeds and the pitch of the upper and lower rotors can be different, in which case the reactive moments of the rotors 2 and 3 can be compensated for by independently adjusting the pitch of the screws 8 and 9.

При взлете/посадке вертикальное и путевое управление осуществляется за счет несущих винтов, по крену и тангажу осуществляется за счет различной тяги боковых винтомоторных групп 4 и 5, при этом оси боковых ВМГ развернуты вертикально, по продольному и поперечному перемещению за счет отклонения аэродинамических рулевых поверхностей на боковых ВМГ. Боковые ВМГ имеют возможность бесступенчатого поворота из горизонтального (полетного) положения в вертикальное (взлетное). При переходе в горизонтальный полет (боковые ВМГ бесступенчато поворачиваются в горизонтальное положение, управление по крену и тангажу, осуществляется с помощью аэродинамических рулей 10 и 11, установленных в потоке воздуха от боковых ВМГ.During takeoff / landing, vertical and directional control is carried out due to the rotors, the roll and pitch is carried out due to the different thrust of the lateral propeller groups 4 and 5, while the axes of the side VMPs are deployed vertically, along the longitudinal and transverse displacement due to the deflection of the aerodynamic control surfaces by lateral VMG. Lateral VMGs have the ability to steplessly turn from the horizontal (flight) position to the vertical (takeoff) position. During the transition to horizontal flight (the lateral VMHs steplessly rotate into a horizontal position, roll and pitch control is carried out using aerodynamic rudders 10 and 11, installed in the air flow from the lateral VMHs.

При горизонтальном полете вертикальное и путевое управление осуществляется за счет несущих винтов, по крену и тангажу осуществляется за счет отклонения аэродинамических рулей на боковых ВМГ, продольное управление скоростью полета осуществляется за счет тяги боковых ВМГ.In horizontal flight, vertical and directional control is carried out at the expense of the rotors, roll and pitch is carried out due to the deflection of the aerodynamic control surfaces on the lateral HMVs, the longitudinal control of the flight speed is carried out by the thrust of the side HMVs.

Предлагаемое изобретение позволяет упростить конструкцию соосного винта вертолета, улучшить летно-технические характеристики в горизонтальном полете, увеличить надежность исполнительных механизмов управления вертолетом, а также снизить затраты в процессе изготовления вертолета.The proposed invention makes it possible to simplify the design of the coaxial rotor of the helicopter, improve the flight performance in horizontal flight, increase the reliability of the helicopter control actuators, and also reduce the costs in the process of manufacturing the helicopter.

Положительный результат достигается за счет разделения контуров управления между основными соосными несущими винтами 2 и 3 и боковыми ВМГ 4 и 5. Основные несущие винты 2 и 3 обеспечивает вертикальное и путевое управление за счет изменения общего шага и возможности раздельного управления скоростями вращения соосных винтов. Управление по крену и тангажу, а также управление горизонтальной скоростью осуществляется за счет боковых ВМГ 4 и 5. Угловая скорость, общий и циклический шаг верхнего 2 и нижнего 3 винта регулируется системой управления вертолетом независимо, что дает увеличение эффективности соосного воздушного винта во всем диапазоне вертикальных и горизонтальных скоростей полета. В результате раздельного управления скоростями вращения винтов, общим и циклическим шагом система управления летательным аппаратом получает широкие возможности по балансировке и управлению реактивным моментом обоих несущих винтов, что предотвращает самопроизвольное вращение вертолета вокруг оси несущих винтов и эффективное управление по курсу.A positive result is achieved by dividing the control loops between the main coaxial rotors 2 and 3 and the side VMGs 4 and 5. The main rotors 2 and 3 provide vertical and directional control by changing the total pitch and the possibility of separate control of the rotation speeds of the coaxial propellers. Roll and pitch control, as well as horizontal speed control, is carried out due to lateral VMGs 4 and 5. The angular speed, total and cyclic pitch of the upper 2 and lower 3 propellers are independently adjusted by the helicopter control system, which increases the efficiency of the coaxial propeller over the entire vertical range. and horizontal flight speeds. As a result of the separate control of the rotational speeds of the propellers, the total and cyclic pitch, the control system of the aircraft receives ample opportunities for balancing and controlling the reactive moment of both rotors, which prevents spontaneous rotation of the helicopter around the axis of the rotors and effective control along the course.

При аварийной посадке достигается увеличение безопасности за счет независимого управления несущими винтами 2 и 3 и боковыми ВМГ 4 и 5, при отказе одного или нескольких компонентов ВМГ обеспечивается безопасное управляемое снижение и посадка. При отказе силового электропитания посадка осуществляется за счет авторотации, питание приводов автоматов перекоса 8 и 9 осуществляется от резервированной системы питания.During an emergency landing, an increase in safety is achieved due to the independent control of the main rotors 2 and 3 and the lateral VGMs 4 and 5; in case of failure of one or more VMG components, a safe controlled descent and landing is ensured. In the event of a power failure, landing is carried out due to autorotation, the power of the swashplate drives 8 and 9 is carried out from a redundant power system.

Энергетическая система гибридного скоростного вертолета может быть реализована на одном из следующих источников питания: АКБ, гибридные силовые установки на основе бензиновых двигателей внутреннего сгорания с установленными на них генераторами, энергетическая систем на основе электрохимического генератора на топливных элементах.The power system of a hybrid high-speed helicopter can be implemented on one of the following power sources: battery, hybrid power plants based on gasoline internal combustion engines with installed generators, power systems based on an electrochemical generator on fuel cells.

Claims (9)

1. Скоростной гибридный соосный электровертолет, включающий фюзеляж, соосные несущие винты с расположенными под ними электромоторами и упрощенными независимыми автоматами перекоса, с наклоном тарелки только вокруг одной поперечной оси, несущих винтов, а также боковые винтомоторные группы, отличающийся тем, что автоматы перекоса совместно с приводом несущих винтов обеспечивают только вертикальное и путевое управление, а управление скоростью полета по крену и тангажу осуществляется боковыми винтомоторыми группами.1. High-speed hybrid coaxial electric helicopter, including the fuselage, coaxial rotors with electric motors located under them and simplified independent swash plates, with the tilt of the plate only around one transverse axis, the rotor, as well as side rotor groups, characterized in that the swash plates together with the main rotor drive is provided only for vertical and directional control, and the control of the flight speed along the roll and pitch is carried out by the lateral rotor groups. 2. Скоростной гибридный соосный электровертолет по п. 1, отличающийся тем, что электродвигатели и редукторы привода несущих винтов располагаются на неподвижной полой мачте в непосредственной близости от втулок несущих винтов.2. The high-speed hybrid coaxial electric helicopter according to claim 1, characterized in that the electric motors and reduction gears of the rotor drive are located on a stationary hollow mast in the immediate vicinity of the rotor hubs. 3. Скоростной гибридный соосный электровертолет по п. 1, отличающийся тем, что боковые винты расположены в кольцевых импеллерах с установленными на них рулевыми закрылками.3. High-speed hybrid coaxial electric helicopter according to claim 1, characterized in that the side propellers are located in annular impellers with steering flaps mounted on them. 4. Скоростной гибридный соосный электровертолет по п. 1, отличающийся тем, что боковые винтомоторные группы могут поворачиваться из вертикального в горизонтальное положение по типу конвертоплана.4. High-speed hybrid coaxial electric helicopter according to claim 1, characterized in that the lateral rotor groups can be rotated from a vertical to a horizontal position like a tiltrotor. 5. Скоростной гибридный соосный электровертолет по п. 1, отличающийся тем, что для управления несущими соосными винтами выделено 6 независимых каналов управления (обороты нижнего и верхнего винта, общий шаг верхнего и нижнего винта, циклический шаг верхнего и нижнего винта).5. High-speed hybrid coaxial electric helicopter according to claim 1, characterized in that 6 independent control channels are allocated to control the main coaxial propellers (revolutions of the lower and upper rotor, the total pitch of the upper and lower rotor, the cyclic pitch of the upper and lower rotor). 6. Скоростной гибридный соосный электровертолет по п. 1, отличающийся следующими летно-техническими характеристиками: взлетная масса 600-800 кг, расчетная крейсерская скорость полета - 220 км/ч, расчетная максимальная скорость полета - 350 км/ч, полезная нагрузка - 250 кг, потребляемая мощность на крейсерском режиме - 96 кВт.6. High-speed hybrid coaxial electric helicopter according to claim 1, characterized by the following flight and technical characteristics: takeoff weight 600-800 kg, design cruising flight speed - 220 km / h, design maximum flight speed - 350 km / h, payload - 250 kg , power consumption in cruising mode - 96 kW. 7. Скоростной гибридный соосный электровертолет по п. 1, отличающийся тем, что одним из вариантов энергообеспечение является питание от аккумуляторных батарей суммарной емкостью около 40 кВтч, что обеспечивает практическую дальность около 80 км.7. High-speed hybrid coaxial electric helicopter according to claim 1, characterized in that one of the power supply options is power supply from storage batteries with a total capacity of about 40 kWh, which provides a practical range of about 80 km. 8. Скоростной гибридный соосный электровертолет по п. 1, отличающийся тем, что одним из вариантов энергообеспечения является питание от бензиновой гибридной силовой установки суммарной мощностью генераторов 120 кВт и запасом топлива массой 70 кг, что обеспечивает практическую дальность полета около 400 км.8. High-speed hybrid coaxial electric helicopter according to claim 1, characterized in that one of the power supply options is powered by a gasoline hybrid power plant with a total generator power of 120 kW and a fuel reserve weighing 70 kg, which provides a practical flight range of about 400 km. 9. Скоростной гибридный соосный электровертолет по п. 1, отличающийся тем, что одним из вариантов энергообеспечения является питание от электрохимического генератора на топливных элементах максимальной мощностью 120 кВт с запасом водорода, обеспечивающим практическую дальность 160 км.9. High-speed hybrid coaxial electric helicopter according to claim 1, characterized in that one of the power supply options is power supply from an electrochemical generator on fuel cells with a maximum power of 120 kW with a hydrogen reserve providing a practical range of 160 km.
RU2021114839A 2021-05-24 2021-05-24 High-speed hybrid coaxial electric helicopter RU2753444C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021114839A RU2753444C1 (en) 2021-05-24 2021-05-24 High-speed hybrid coaxial electric helicopter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021114839A RU2753444C1 (en) 2021-05-24 2021-05-24 High-speed hybrid coaxial electric helicopter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2753444C1 true RU2753444C1 (en) 2021-08-16

Family

ID=77349260

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021114839A RU2753444C1 (en) 2021-05-24 2021-05-24 High-speed hybrid coaxial electric helicopter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2753444C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2803214C1 (en) * 2022-08-12 2023-09-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Multicopter with combined propellers and hybrid propeller of power plants

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2522373C2 (en) * 2011-09-29 2014-07-10 Эйрбас Хеликоптерс Hybrid aircraft with rotary bearing surface
RU145089U1 (en) * 2013-09-10 2014-09-10 Открытое Акционерное Общество "Кумертауское Авиационное Производственное Предприятие" (ОАО "КумАПП") UAV VERTICAL TAKEOFF AND LANDING
RU2550589C1 (en) * 2014-02-27 2015-05-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Convertible vertical take-off and landing aircraft (versions)
US20170305548A1 (en) * 2014-10-29 2017-10-26 Yanmar Co., Ltd. Helicopter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2522373C2 (en) * 2011-09-29 2014-07-10 Эйрбас Хеликоптерс Hybrid aircraft with rotary bearing surface
FR2980771B1 (en) * 2011-09-29 2014-10-31 Eurocopter France HYBRID AIRCRAFT WITH ROTATING WING
RU145089U1 (en) * 2013-09-10 2014-09-10 Открытое Акционерное Общество "Кумертауское Авиационное Производственное Предприятие" (ОАО "КумАПП") UAV VERTICAL TAKEOFF AND LANDING
RU2550589C1 (en) * 2014-02-27 2015-05-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Convertible vertical take-off and landing aircraft (versions)
US20170305548A1 (en) * 2014-10-29 2017-10-26 Yanmar Co., Ltd. Helicopter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2803214C1 (en) * 2022-08-12 2023-09-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Multicopter with combined propellers and hybrid propeller of power plants

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3486168B1 (en) Extended range tiltrotor aircraft
US20200108919A1 (en) Quiet Redundant Rotorcraft
JP4499249B2 (en) Convertible aircraft
US3246861A (en) Convertible aircraft
EP3243750B1 (en) Distributed propulsion
CN107140198B (en) Nacelle structure of double coaxial tilting rotor unmanned aerial vehicle
EP3594107A1 (en) Vertical take-off and landing aircraft
EP1704089A1 (en) Tilt-rotor aircraft
WO2020190223A1 (en) Vtol tilting fuselage winged frame multirotor aircraft
US5213284A (en) Disc planform aircraft having vertical flight capability
RU2657706C1 (en) Convertiplane
RU2521090C1 (en) High-speed turboelectric helicopter
RU2548304C1 (en) Multirotor convertible high-speed helicopter
US11827348B2 (en) VTOL tilting fuselage winged frame multirotor aircraft
RU2351506C2 (en) Multipurpose hydroconvertipropeller plane
EP3812268B1 (en) Vtol aircraft
US20070164146A1 (en) Rotary wing aircraft
RU2629473C1 (en) Unmanned vertiplane with channel propellers
US20230234703A1 (en) Convertiplane with stopped rotors, and repositionable rotor blades
RU2753444C1 (en) High-speed hybrid coaxial electric helicopter
CA2272413C (en) Hovering aircraft
RU2529568C1 (en) Cryogenic electrical convertiplane
CN107215458B (en) Electric double coaxial tilting rotor craft
CA2141481A1 (en) Aircraft with "s"-rotor/"c" blades folding to the "o"-wing
RU2521121C1 (en) Heavy-duty multirotor convertible rotorcraft