WO2023219532A1 - Aircraft - Google Patents

Aircraft Download PDF

Info

Publication number
WO2023219532A1
WO2023219532A1 PCT/RU2023/050077 RU2023050077W WO2023219532A1 WO 2023219532 A1 WO2023219532 A1 WO 2023219532A1 RU 2023050077 W RU2023050077 W RU 2023050077W WO 2023219532 A1 WO2023219532 A1 WO 2023219532A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
aircraft
rotors
rotor
housing
designed
Prior art date
Application number
PCT/RU2023/050077
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Александр Павлович СЕНКЕВИЧ
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Звезда"
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
Priority claimed from RU2022112501A external-priority patent/RU2788216C1/en
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Звезда" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Звезда"
Publication of WO2023219532A1 publication Critical patent/WO2023219532A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/82Rotorcraft; Rotors peculiar thereto characterised by the provision of an auxiliary rotor or fluid-jet device for counter-balancing lifting rotor torque or changing direction of rotorcraft
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C29/00Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft

Definitions

  • the present invention relates to aircraft that include two rotors on the same axis located in a housing, one of which is a rotor with bladed propellers, and the second is a counter-rotating rotor, designed to ensure equality of the rotor torques.
  • a gyro-stabilized aircraft is known from the prior art, using counter-movement of rotors with bladed propellers to create lift, which includes two rotors on the same axis located in the body, one of which is a rotor with bladed propellers, and the second is a counter-rotating rotor, designed to ensure equality of rotor torques, see patent application for invention No. 2019120429, published in 2021.
  • the disadvantage of this device is the low degree of stabilization of the aircraft during flight. This is due to the lack of systems associated with compensation of the reactive torque that arises in connection with the interaction of the bladed propellers with air to create lift and which throws the device out of balance.
  • the present invention mainly aims to provide an aircraft including two rotors on the same axis located in a housing, one of which is a rotor with bladed propellers, and the second is a counter-rotating rotor, configured to ensure equality of rotational torques of the rotors, allowing to provide increasing the degree of stabilization of the aircraft during flight, which is the technical task set.
  • the rotors are made in the form of ring-shaped flywheels, which are connected to the acceleration engines through a plurality of rollers, designed to spin the rotors in opposite directions,
  • the body contains rudders and impeller rotation motors, designed to change the spatial orientation of the aircraft during flight
  • each rotor has a weight in the range of 10-30% of the total weight of the aircraft Thanks to such advantageous characteristics, it becomes possible to provide a sufficient initial reserve of kinetic energy, which is then easier to maintain during flight.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of an aircraft according to the invention
  • FIG. 2 shows a vertical section of an aircraft according to the invention
  • FIG. 3 shows another vertical section of an aircraft with a constant pitch propeller, according to the invention
  • FIG. 4 depicts a vertical section of the aircraft, and the moment of adjusting the angle of the blades, according to the invention
  • FIG. 5 shows a horizontal section of the aircraft and a partial vertical section showing the hanging of the rotors in the housing, according to the invention
  • FIG. 6 shows the appearance of the aircraft, according to the invention, a partially disassembled version
  • FIG. 7 depicts the appearance of the aircraft, according to the invention, the assembled version
  • FIG. 8 shows a horizontal section of the aircraft and the device for the rotor acceleration engine, according to the invention.
  • the aircraft includes two rotors on the same axis, located in the housing 1, one of which is a rotor 4 with bladed propellers 2, and the second is a counter-rotating rotor 3. They are designed to ensure equality of rotor torques. Rotors 3 and
  • Housing 1 contains rudders 7 and impeller rotation motors 8, designed to change the spatial orientation of the aircraft during flight, connected to a control unit, which is not shown in the figures for simplicity.
  • All motors 5 and 8 and rudders 7 are connected to a power source, which for simplicity is also not shown in the figures.
  • the rotor 4 with bladed propellers has a drive for changing the angle of the blades, connected to the control unit.
  • Acceleration motors 5 are predominantly brushless and the motor elements are located on the housing 1.
  • Each flywheel can have a weight in the range of 10-30% of the total weight of the aircraft.
  • Rotors 3 and 4 are mainly made of sheet materials using laser cutting, which allows obtaining sufficient precision in the manufacture of rotating bodies. They can be made from simple materials, combining both metal parts and plastic or carbon fiber parts.
  • the aircraft is housed in a streamlined outer body 11, which ensures the overall streamlining and aerodynamics of the vehicle.
  • the drive for changing the angle of inclination of the blade propellers 2 changes the angle of inclination of the blades using a rotary mechanism 10 for changing the angle tilting the blades with the help of an external stepper motor 14 placed on the housing 1 with the help of a raised and lowered bearing, it raises and lowers an additional movable platform 15 on the internal rotor, the platform transmits this mechanical movement to turn the blade. See Fig 4.
  • Figure 5 shows two options for the possible arrangement of rollers for holding rotation rotors: a) with retention from the center between the rotating rotors (Fig. 5A), b) using bearings placed on the housing (Fig. 5 B).
  • the rotors are first suspended.
  • the rotors are spun for takeoff.
  • brushless electric motors are used, placed between the rotors and a system of matching rollers, which perform the function of equalizing the moment of inertia.
  • Electromagnets are located between the rotors, permanent magnets are placed on the rotors and when spinning through the shaft system, the electromagnets spin the rotors in opposite directions.
  • the aircraft can be put into practice by a specialist and, when implemented, ensure the implementation of the stated purpose, which allows us to conclude that it meets the “industrial applicability” criterion for the invention.
  • this design of the aircraft provides an increase in the degree of stabilization of the aircraft during flight, that is, its gyrostabilization in horizontal planes.
  • the aircraft has the peculiarity of combining an energy storage system and a propeller part.
  • the aircraft does not have additional external stabilizers.
  • the aircraft has compact dimensions and the ability to minimize noise when moving.
  • sets of high-speed but low-power engines can be used, which can be located on the body in a circle between the rotating rotors and create a summing force.
  • the rigid rotor is capable of imparting forceful gyroscopic stabilization to the aircraft. Losses in aerodynamic quality due to longitudinal and transverse balancing are reduced.
  • ground resonance and a number of dangerous flight conditions.

Landscapes

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

Abstract

The present invention relates to aircraft having two rotors on a single shaft, which are disposed inside a housing, one of which is a rotor with rotor blades, and the other of which is a counter-rotating rotor, the rotors being configured to be capable of balancing the torque produced thereby. According to the invention, the rotors are configured in the form of annular flywheels connected to acceleration motors via a plurality of rollers capable of spinning the rotors in opposite directions. Disposed inside the housing are flag-like ailerons and rotation motors, which are capable of altering the spatial orientation of the aircraft during flight and are connected to a control unit. All of the motors and the flag-like ailerons are connected to a power supply. The technical problem addressed is that of providing a greater degree of stabilization of the aircraft during flight, in other words gyroscopic stabilization of the aircraft in horizontal planes.

Description

ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ AIRCRAFT
Область техники, к которой относится изобретение. The technical field to which the invention relates.
Настоящее изобретение относится к летательным аппаратам, включающим в себя два ротора на одной оси, расположенных в корпусе, один из которых - ротор с лопастными винтами, а второй - ротор встречного вращения, выполненных с возможностью обеспечения равенства моментов вращения роторов. The present invention relates to aircraft that include two rotors on the same axis located in a housing, one of which is a rotor with bladed propellers, and the second is a counter-rotating rotor, designed to ensure equality of the rotor torques.
Уровень техники. State of the art.
Известен из уровня техники гиростабилизированный летательный аппарат, использующий встречное движение роторов с лопастными винтами, для создания подъемной силы, включающий в себя два ротора на одной оси, расположенных в корпусе, один из которых - ротор с лопастными винтами, а второй - ротор встречного вращения, выполненных с возможностью обеспечения равенства моментов вращения роторов, см. заявку на патент на изобретение №2019120429, опубликовано в 2021 г. A gyro-stabilized aircraft is known from the prior art, using counter-movement of rotors with bladed propellers to create lift, which includes two rotors on the same axis located in the body, one of which is a rotor with bladed propellers, and the second is a counter-rotating rotor, designed to ensure equality of rotor torques, see patent application for invention No. 2019120429, published in 2021.
Данное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению и взято за прототип. Таким образом, предлагаемое в данном описании устройство будет описано в терминах отличий от прототипа. This device is the closest in technical essence to the claimed invention and is taken as a prototype. Thus, the device proposed in this description will be described in terms of differences from the prototype.
Недостатком данного устройства является невысокая степень стабилизации летательного аппарата во время полета. Это связано с отсутствием систем, связанных с компенсацией реактивного момента, возникающих в связи с взаимодействием лопастных винтов с воздухом для создания подъемной силы и которое выводит устройство из равновесия. The disadvantage of this device is the low degree of stabilization of the aircraft during flight. This is due to the lack of systems associated with compensation of the reactive torque that arises in connection with the interaction of the bladed propellers with air to create lift and which throws the device out of balance.
Раскрытие изобретения. Disclosure of the invention.
Настоящее изобретение, главным образом, имеет целью предложить летательный аппарат, включающий в себя два ротора на одной оси, расположенных в корпусе, один из которых - ротор с лопастными винтами, а второй - ротор встречного вращения, выполненных с возможностью обеспечения равенства моментов вращения роторов, позволяющий обеспечить повышение степени стабилизации летательного аппарата, во время полета, что и является поставленной технический задачей. The present invention mainly aims to provide an aircraft including two rotors on the same axis located in a housing, one of which is a rotor with bladed propellers, and the second is a counter-rotating rotor, configured to ensure equality of rotational torques of the rotors, allowing to provide increasing the degree of stabilization of the aircraft during flight, which is the technical task set.
Для достижения этой цели To achieve this goal
• роторы выполнены в виде кольцеобразных маховиков, которые соединены с двигателями разгона через множество валиков, выполненных с возможностью раскручивания роторов в противоположные стороны, • the rotors are made in the form of ring-shaped flywheels, which are connected to the acceleration engines through a plurality of rollers, designed to spin the rotors in opposite directions,
• в корпусе расположены рули и импеллерные двигатели поворота, выполненные с возможностью изменения пространственной ориентации летательного аппарата во время полета, • the body contains rudders and impeller rotation motors, designed to change the spatial orientation of the aircraft during flight,
• все двигатели и рули соединены с источником питания. • all engines and rudders are connected to a power source.
Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность устранения паразитного действия прецессий и биений, что позволяет удерживать устройство все время в равновесии во время полета. Это становится возможным за счет компенсации сил, равных по моменту инерции тел, но имеющих противоположное вращение и вывешенных в едином жестком корпусе. Так же за счет расположение и отсутствия крепления роторов в центральной части, и за счет крепления с двигателями разгона через множество валиков, упрощается конструкция летательного аппарата. А за счет того, что в корпусе расположены рули и импеллерные двигатели поворота, выполненные с возможностью изменения пространственной ориентации летательного аппарата во время полета, соединенные с блоком управления, обеспечивается гиростабилизация летательного аппарата в горизонтальных плоскостях. Добавление рулей, позволяет в активном режиме доруливать, что компенсирует переменные реактивные моменты и дополнительно позволяет управлять полетом летательного аппарата. Thanks to such advantageous characteristics, it becomes possible to eliminate the parasitic effects of precession and beats, which allows you to keep the device in balance at all times during flight. This becomes possible due to the compensation of forces that are equal in the moment of inertia of the bodies, but have opposite rotation and are suspended in a single rigid body. Also, due to the location and lack of fastening of the rotors in the central part, and due to the fastening with the acceleration engines through many rollers, the design of the aircraft is simplified. And due to the fact that the body contains rudders and impeller rotation motors, designed to change the spatial orientation of the aircraft during flight, connected to the control unit, gyrostabilization of the aircraft in horizontal planes is ensured. Adding rudders allows you to steer in active mode, which compensates for variable reactive moments and additionally allows you to control the flight of the aircraft.
Существует еще один возможный, но не обязательный вариант изобретения, в котором ротор с лопастными винтами имеет привод изменения угла наклона лопастей, соединенный с блоком управления. There is another possible, but not obligatory, variant of the invention, in which the rotor with bladed propellers has a drive for changing the angle of the blades, connected to the control unit.
Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность варианта исполнения летательного аппарата с регулировкой подъемной силы. Thanks to such advantageous characteristics, it becomes possible to design an aircraft with adjustable lift.
Наконец, существует также и такой вариант изобретения, в котором каждый ротор имеет вес в диапазоне 10-30% от общего веса летального аппарата Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность обеспечения достаточного начального запаса кинетической энергии, которую проще потом поддерживать во время полета. Finally, there is also a variant of the invention in which each rotor has a weight in the range of 10-30% of the total weight of the aircraft Thanks to such advantageous characteristics, it becomes possible to provide a sufficient initial reserve of kinetic energy, which is then easier to maintain during flight.
Краткое описание чертежей. Brief description of the drawings.
Другие отличительные признаки и преимущества данного изобретения ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых: Other features and advantages of the present invention will clearly appear from the description given below by way of illustration and non-limitation, with reference to the accompanying drawings, in which:
- фигура 1 изображает принципиальную схема летательного аппарата, согласно изобретению, - figure 1 shows a schematic diagram of an aircraft according to the invention,
- фигура 2 изображает вертикальный разрез летательного аппарата, согласно изобретению, - figure 2 shows a vertical section of an aircraft according to the invention,
- фигура 3 изображает еще один вертикальный разрез летательного аппарата с постоянным шагом винта, согласно изобретению, - figure 3 shows another vertical section of an aircraft with a constant pitch propeller, according to the invention,
- фигура 4 изображает вертикальный разрез летательного аппарата, и момент регулировки угла наклона лопастей, согласно изобретению, - figure 4 depicts a vertical section of the aircraft, and the moment of adjusting the angle of the blades, according to the invention,
- фигура 5 изображает горизонтальный разрез летательного аппарата и частичный вертикальный разрез, показывающий вывешивание роторов в корпусе, согласно изобретению, - figure 5 shows a horizontal section of the aircraft and a partial vertical section showing the hanging of the rotors in the housing, according to the invention,
- фигура 6 изображает внешний вид летательного аппарата, согласно изобретению, вариант частично разобранный, - figure 6 shows the appearance of the aircraft, according to the invention, a partially disassembled version,
- фигура 7 изображает внешний вид летательного аппарата, согласно изобретению, вариант собранный, - figure 7 depicts the appearance of the aircraft, according to the invention, the assembled version,
- фигура 8 изображает горизонтальный разрез летательного аппарата и устройство двигателя разгона роторов, согласно изобретению. - Figure 8 shows a horizontal section of the aircraft and the device for the rotor acceleration engine, according to the invention.
На фигурах 1-8 обозначено: In figures 1-8 it is indicated:
1 - корпус, внутренняя часть 1 - body, internal part
2 - лопастные винты, 2 - bladed propellers,
3 - ротор встречного вращения (внешний ротор вращения), 3 - counter-rotating rotor (external rotating rotor),
4 - ротор с лопастными винтами 2 (внутренний ротор вращения), 4 - rotor with bladed propellers 2 (internal rotation rotor),
5 - двигатель разгона, 5 - acceleration motor,
6 - валики (согласования роторов), 6 - rollers (rotor matching),
7 - рули, 7 - rudders,
8 - импеллерные двигатель поворота, 8 - impeller rotation motor,
9 - постоянные магниты 10 - поворотный механизм привода изменения угла наклона лопастей,9 - permanent magnets 10 - rotary drive mechanism for changing the angle of inclination of the blades,
11 - внешний обтекатель (внешняя часть корпуса), 11 - external fairing (outer part of the body),
12 - электромагниты 12 - electromagnets
13 - модуль компенсации реактивного момента (расческа с зафиксированными плоскостями) 13 - reactive torque compensation module (comb with fixed planes)
14 - внешний шаговый двигатель 14 - external stepper motor
15 - дополнительная подвижная площадка на внутреннем роторе 4,15 - additional movable platform on the inner rotor 4,
16 - подшипники. 16 - bearings.
Согласно фигурам 1- 8 летательный аппарат включает в себя два ротора на одной оси, расположенных в корпусе 1 , один из которых - ротор 4 с лопастными винтами 2, а второй - ротор 3 встречного вращения. Они выполнены с возможностью обеспечения равенства моментов вращения роторов. Роторы 3 иAccording to figures 1-8, the aircraft includes two rotors on the same axis, located in the housing 1, one of which is a rotor 4 with bladed propellers 2, and the second is a counter-rotating rotor 3. They are designed to ensure equality of rotor torques. Rotors 3 and
4 включают в себя кольцеобразные маховики, которые соединены с двигателями4 include ring-shaped flywheels that are connected to the motors
5 разгона, и установлены в корпусе 1 через множество валиков 6, выполненных с возможностью раскручивания роторов 3 и 4 в противоположные стороны. В корпусе 1 расположены рули 7 и импеллерные двигатели поворота 8, выполненные с возможностью изменения пространственной ориентации летательного аппарата во время полета, соединенные с блоком управления, который для простоты не показан на фигурах. 5 acceleration, and are installed in housing 1 through a plurality of rollers 6, designed to spin rotors 3 and 4 in opposite directions. Housing 1 contains rudders 7 and impeller rotation motors 8, designed to change the spatial orientation of the aircraft during flight, connected to a control unit, which is not shown in the figures for simplicity.
Все двигатели 5 и 8 и рули 7 соединены с источником питания, который для простоты также не показан на фигурах. All motors 5 and 8 and rudders 7 are connected to a power source, which for simplicity is also not shown in the figures.
Ротор 4 с лопастными винтами имеет привод изменения угла наклона лопастей, соединенный с блоком управления. The rotor 4 with bladed propellers has a drive for changing the angle of the blades, connected to the control unit.
Двигатели разгона 5 преимущественно выполнены бесколлекторными и элементы двигателя размещены на корпусе 1 . Acceleration motors 5 are predominantly brushless and the motor elements are located on the housing 1.
Каждый маховик может иметь вес в диапазоне 10-30% от общего веса летального аппарата. Each flywheel can have a weight in the range of 10-30% of the total weight of the aircraft.
Роторы 3 и 4 преимущественно выполнены из листовых материалов с помощью лазерной резки, позволяющей получить достаточную точность изготовления тел вращения. Они могут быть выполнены из простых материалов, комбинирую как металлические части, так и пластиковые или углепластиковые детали. Rotors 3 and 4 are mainly made of sheet materials using laser cutting, which allows obtaining sufficient precision in the manufacture of rotating bodies. They can be made from simple materials, combining both metal parts and plastic or carbon fiber parts.
Летательный аппарат размещается в обтекаемый внешний корпус 11 - обеспечивающую общую обтекаемость и аэродинамику аппарата. The aircraft is housed in a streamlined outer body 11, which ensures the overall streamlining and aerodynamics of the vehicle.
Привод изменения угла наклона лопастных винтов 2 (см. фиг 4.) меняет угол наклона лопастей при помощи поворотного механизма 10 изменения угла наклона лопастей с помощью внешнего шагового двигателя 14, размещенного на корпусе 1 с помощью поднимаемого и опускаемого подшипника он поднимает и опускает дополнительную подвижную площадку 15 на внутреннем роторе, площадка передает это механическое движение на поворот лопасти. См. фиг 4. The drive for changing the angle of inclination of the blade propellers 2 (see Fig. 4.) changes the angle of inclination of the blades using a rotary mechanism 10 for changing the angle tilting the blades with the help of an external stepper motor 14 placed on the housing 1 with the help of a raised and lowered bearing, it raises and lowers an additional movable platform 15 on the internal rotor, the platform transmits this mechanical movement to turn the blade. See Fig 4.
На фигуре 5 показаны два варианта возможного расположения валиков для удержания роторов вращения: а) с удержанием из центра между вращающимися роторами (фиг 5А), б) с помощью подшипников, размещенных на корпусе (фиг. 5 Б). Figure 5 shows two options for the possible arrangement of rollers for holding rotation rotors: a) with retention from the center between the rotating rotors (Fig. 5A), b) using bearings placed on the housing (Fig. 5 B).
Осуществление изобретения. Implementation of the invention.
Летательный аппарат работает следующим образом. Приведем наиболее исчерпывающий пример реализации изобретения. Имея в виду, что данный пример не ограничивает применения изобретения. The aircraft operates as follows. Let us give the most comprehensive example of the implementation of the invention. Keeping in mind that this example does not limit the application of the invention.
Предварительно производят вывешивание роторов. The rotors are first suspended.
Это может быть выполнено This can be done
А) из внутренней части: на U-образных подшипниках, минимально в трех точках для каждого из роторов и равномерно расставленных между роторами. A) from the internal part: on U-shaped bearings, at least at three points for each of the rotors and evenly spaced between the rotors.
Б) снаружи: на роликах качения, размещенных на корпусе B) outside: on rollers located on the housing
Для взлета раскручивают роторы. The rotors are spun for takeoff.
Для разгона роторов используют бесколлекторные электродвигатели, размещенные между роторами и систему из согласующих валиков, которые выполняют функцию выравнивания момента инерции. Электромагниты располагаются между роторами, постоянные магниты размещаются на роторах и при раскрутке через систему валов, электромагниты раскручивают роторы в противоположные стороны. To accelerate the rotors, brushless electric motors are used, placed between the rotors and a system of matching rollers, which perform the function of equalizing the moment of inertia. Electromagnets are located between the rotors, permanent magnets are placed on the rotors and when spinning through the shaft system, the electromagnets spin the rotors in opposite directions.
Во время полета компенсируют отклонения реактивного момента: During the flight, deviations in the reaction torque are compensated for:
А) Пассивно: используют стабилизацию (компенсаторы реактивного момента при рабочем положении лопастей) A) Passive: stabilization is used (torque compensators in the operating position of the blades)
Б) Активно: используют парные рули - аэродинамические органы управления, симметрично расположенные в нижней части летательного аппарата, см. позицию 7. B) Active: they use paired rudders - aerodynamic controls symmetrically located in the lower part of the aircraft, see position 7.
Для обеспечения горизонтального полета производят управление исходящих воздушных потоков с помощью рулей и импеллерных дополнительных двигателей. To ensure horizontal flight, outgoing air flows are controlled using rudders and additional impeller engines.
А) Они могут быть помещены в исходящий поток (управление и поворот), как описано ранее. Б) Они могут быть расположены на внешних плоскостях летательного аппарата (малые импеллерные двигатели, толкающие или тянущие винты). A) They can be placed in the outflow (control and rotation) as described earlier. B) They can be located on the external planes of the aircraft (small impeller engines, pushing or pulling propellers).
Промышленная применимость. Industrial applicability.
Летательный аппарат может быть осуществлен специалистом на практике и при осуществлении обеспечивают реализацию заявленного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения. The aircraft can be put into practice by a specialist and, when implemented, ensure the implementation of the stated purpose, which allows us to conclude that it meets the “industrial applicability” criterion for the invention.
С целью подтверждения работоспособности данной конструкции летательного аппарата в реальных условиях была проведена серия расчетов и моделирование обтекания четырхлопастного винта в кольце. In order to confirm the performance of this aircraft design in real conditions, a series of calculations and simulations of the flow around a four-bladed propeller in a ring were carried out.
Результатом моделирования обтекания четырхлопастного винта в кольце являлись стационарные поля физических величин: давления, плотности и скорости как в расчетной зоне, так и непосредственно на поверхности лопасти, что позволило определить аэродинамические характеристики винта в различных режимах и при различных углах установки лопасти. В потоке над лопастью линии тока направлены вдоль оси вращения внутрь кольца, то есть образуется эффект всасывания окружающего воздуха в канал, образуемый кольцом. За лопастью наблюдается существенное ускорение осевой скорости течения на цилиндрической поверхности порядка радиуса кольца и его закручивание сонаправленное с направлением вращения винта. С уменьшением радиуса и увеличением расстояния осевая скорость уменьшается и, как следствие, возрастает величина закрутки течения. Выяснилось, что будет производиться скручивание линий тока в жгут под центральным телом, где осевая скорость практически нулевая. Это означает образование спиралевидных вихрей в нижней части потока в окрестности оси вращения. Данное моделирование и макетные испытания показали эффективность размещения лопастью на внешней части кольца, где их осевая скорость будет наибольшая. А использование тел вращения позволяет получить эффект гиростабилизации и в сумме стабилизировать систему. The result of modeling the flow around a four-bladed propeller in a ring was stationary fields of physical quantities: pressure, density and velocity both in the calculation zone and directly on the surface of the blade, which made it possible to determine the aerodynamic characteristics of the propeller in various modes and at different blade angles. In the flow above the blade, the streamlines are directed along the axis of rotation into the ring, that is, the effect of suction of ambient air into the channel formed by the ring is formed. Behind the blade, a significant acceleration of the axial flow velocity on the cylindrical surface is observed on the order of the radius of the ring and its twisting is co-directed with the direction of rotation of the propeller. As the radius decreases and the distance increases, the axial velocity decreases and, as a consequence, the amount of flow swirl increases. It turned out that the current lines will be twisted into a bundle under the central body, where the axial velocity is practically zero. This means the formation of spiral vortices in the lower part of the flow in the vicinity of the rotation axis. This modeling and mock tests have shown the effectiveness of placing the blades on the outer part of the ring, where their axial speed will be greatest. And the use of bodies of rotation makes it possible to obtain the effect of gyro-stabilization and, in total, stabilize the system.
Таким образом, в результате расчетов было показано, что данная конструкция летательного аппарата обеспечивает повышение степени стабилизации летательного аппарата во время полета, то есть его гиростабилизацию в горизонтальных плоскостях. Thus, as a result of calculations, it was shown that this design of the aircraft provides an increase in the degree of stabilization of the aircraft during flight, that is, its gyrostabilization in horizontal planes.
Кроме того, показано, что данная конструкция летательного аппарата имеет следующие преимущества: 1. Движение роторное винтовое гиростабилизированное. In addition, it is shown that this aircraft design has the following advantages: 1. Rotary screw gyro-stabilized movement.
2. Летательный аппарат имеет особенность, состоящую в совмещение системы хранения энергии и винтовой части. 2. The aircraft has the peculiarity of combining an energy storage system and a propeller part.
3. Летательный аппарат не имеет дополнительно вынесенных стабилизаторов. 3. The aircraft does not have additional external stabilizers.
4. Летательный аппарат имеет компактные габариты и возможность минимизировать шумы при движении. 4. The aircraft has compact dimensions and the ability to minimize noise when moving.
Кроме того, возможно применение летательного аппарата как парашюта или парашютных платформ. In addition, it is possible to use the aircraft as a parachute or parachute platforms.
В качестве двигателей летательного аппарата могут использоваться наборы высокооборотных, но маломощных двигателей, которые могут располагаться на корпусе по кругу между вращающимися роторами, и создавать суммирующую силу. As aircraft engines, sets of high-speed but low-power engines can be used, which can be located on the body in a circle between the rotating rotors and create a summing force.
Дополнительные преимущества предлагаемой конструкции летательного аппарата: Additional advantages of the proposed aircraft design:
5. Снимаются конструктивные ограничения максимальной скорости, для винтовой части, расширяется диапазон безопасных скоростей полета. 5. Design restrictions on the maximum speed for the propeller section are removed, and the range of safe flight speeds is expanded.
6. Увеличивается грузоподъемность летательного аппарата, весовое и энергетическое совершенство. 6. The aircraft's carrying capacity, weight and energy efficiency are increased.
7. Жесткий ротор способен придать силовую гироскопическую стабилизацию летательного аппарата. Снижаются потери аэродинамического качества на продольную и поперечную балансировку. 7. The rigid rotor is capable of imparting forceful gyroscopic stabilization to the aircraft. Losses in aerodynamic quality due to longitudinal and transverse balancing are reduced.
8. Минимизируются дисбаланс и вибрация. 8. Imbalance and vibration are minimized.
9. Полностью исключаются: земной резонанс и ряд опасных режимов в полете. 9. The following are completely excluded: ground resonance and a number of dangerous flight conditions.
10. Снимаются ограничения по размерам ротора. 10. Restrictions on rotor size are lifted.
11. Снижается чувствительность к атмосферной турбулентность в полете. 11. Reduced sensitivity to atmospheric turbulence in flight.
12. Обеспечивается всепогодность. Надежный вертикальный взлет и вертикальная посадка возможны в сложных условиях. 12. All-weather capability is ensured. Reliable vertical takeoff and vertical landing are possible in difficult conditions.
13. Ниже требования к мощности и надежности силовой установки.13. Lower requirements for power and reliability of the power plant.
14. Упрощается пилотирование. Проще система управления и стабилизации. Появляется возможность полной автоматизации полета. 14. Piloting becomes easier. A simpler control and stabilization system. It becomes possible to fully automate the flight.
15. Легкие жесткие лопасти, сделанные из прочных материалов, снижают нагрузки в шарнирах и системе управления. Выше ресурс ротора и надежность системы управления. 16. Простые варианты реализации автоматов перекоса упрощают систему управления, единую и универсальную для всех режимов полета. 15. Lightweight, rigid blades made from durable materials reduce stress on the joints and control system. Higher rotor life and control system reliability. 16. Simple options for implementing swashplates simplify the control system, which is unified and universal for all flight modes.
17. Упрощается конструкция винтов и ротора, и летательного аппарата в целом. Улучшается технологичность. Снижается себестоимость. 17. The design of the propellers and rotor, and the aircraft as a whole, is simplified. Manufacturability is improving. Costs are reduced.
18. Минимизация потерь энергии, через рекуперацию энергии маховиков обратно в электроэнергию. 18. Minimizing energy losses through the recovery of flywheel energy back into electricity.

Claims

9 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 9 FORMULA OF THE INVENTION
1. Летательный аппарат, включающий в себя два ротора на одной оси, расположенных в корпусе, один из которых - ротор с лопастными винтами в кольце, а второй - ротор встречного вращения, выполненных с возможностью обеспечения равенства моментов вращения роторов, отличающийся тем, что 1. An aircraft comprising two rotors on the same axis, located in a housing, one of which is a rotor with bladed propellers in a ring, and the second is a counter-rotating rotor, designed to ensure equality of rotational torques of the rotors, characterized in that
• роторы выполнены в виде кольцеобразных маховиков, которые соединены с двигателями разгона через множество валиков, выполненных с возможностью раскручивания роторов в противоположные стороны, • the rotors are made in the form of ring-shaped flywheels, which are connected to the acceleration engines through a plurality of rollers, designed to spin the rotors in opposite directions,
• в корпусе расположены рули и импеллерные двигатели поворота, выполненные с возможностью изменения пространственной ориентации летательного аппарата во время полета, • the body contains rudders and impeller rotation motors, designed to change the spatial orientation of the aircraft during flight,
• все двигатели и рули соединены с источником питания. • all engines and rudders are connected to a power source.
2. Летательный аппарат по п.1 , отличающийся тем, что ротор с лопастными винтами имеет привод изменения угла наклона лопастей, соединенный с блоком управления. 2. The aircraft according to claim 1, characterized in that the rotor with bladed propellers has a drive for changing the angle of the blades, connected to the control unit.
3. Летательный аппарат по п.1 , отличающийся тем, что каждый ротор имеет вес в диапазоне 10-30% от общего веса летального аппарата. 3. The aircraft according to claim 1, characterized in that each rotor has a weight in the range of 10-30% of the total weight of the aircraft.
PCT/RU2023/050077 2022-05-10 2023-04-08 Aircraft WO2023219532A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2022112501A RU2788216C1 (en) 2022-05-10 Aircraft
RU2022112501 2022-05-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023219532A1 true WO2023219532A1 (en) 2023-11-16

Family

ID=88730656

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2023/050077 WO2023219532A1 (en) 2022-05-10 2023-04-08 Aircraft

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023219532A1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2022881C1 (en) * 1991-03-04 1994-11-15 Николай Михайлович Калмыков Aircraft of vertical take off and landing
US6086016A (en) * 1997-01-21 2000-07-11 Meek; Stanley Ronald Gyro stabilized triple mode aircraft
RU2002132848A (en) * 2002-11-27 2004-05-27 Анатолий Фёдорович Исачкин ELECTRIC HELICOPTER
US20100264256A1 (en) * 2009-04-16 2010-10-21 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Counter-rotational inertial control of rotorcraft
RU2618355C1 (en) * 2016-02-08 2017-05-03 Олег Леонидович Федоров Device for lifting force generation
RU171506U1 (en) * 2016-09-12 2017-06-02 Общество с ограниченной ответственностью "Снитч" (ООО "Снитч") UNMANNED AERIAL VEHICLE
RU2019120429A (en) * 2019-07-01 2021-01-11 Александр Павлович Сенкевич "RALYOT" - A GYROSTABILIZED AIRCRAFT USING COUNTER MOTION OF ROTORS WITH VANE SCREWS TO CREATE LIFTING FORCE

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2022881C1 (en) * 1991-03-04 1994-11-15 Николай Михайлович Калмыков Aircraft of vertical take off and landing
US6086016A (en) * 1997-01-21 2000-07-11 Meek; Stanley Ronald Gyro stabilized triple mode aircraft
RU2002132848A (en) * 2002-11-27 2004-05-27 Анатолий Фёдорович Исачкин ELECTRIC HELICOPTER
US20100264256A1 (en) * 2009-04-16 2010-10-21 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Counter-rotational inertial control of rotorcraft
RU2618355C1 (en) * 2016-02-08 2017-05-03 Олег Леонидович Федоров Device for lifting force generation
RU171506U1 (en) * 2016-09-12 2017-06-02 Общество с ограниченной ответственностью "Снитч" (ООО "Снитч") UNMANNED AERIAL VEHICLE
RU2019120429A (en) * 2019-07-01 2021-01-11 Александр Павлович Сенкевич "RALYOT" - A GYROSTABILIZED AIRCRAFT USING COUNTER MOTION OF ROTORS WITH VANE SCREWS TO CREATE LIFTING FORCE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6575401B1 (en) Vertical-lift and horizontal flight aircraft
US7249732B2 (en) Aerodynamically stable, VTOL aircraft
CA2685025C (en) Rotor hub vibration attenuator
EP2821344B1 (en) Rotor drive system
RU2538737C9 (en) Rotor "air wheel", gyrostabilised aircraft and wind-driven electric plant using rotor "air wheel", surface/deck devices for their start-up
US20140286772A1 (en) Rotor hub vibration attenuator
WO2016032356A1 (en) "air wheel" rotor. gyro-stabilized aircraft and wind-energy installation utilizing "air wheel" rotor, and ground-based or ship-based device for launching same
CN106005389A (en) Helicopter rotor wing compound motion parallel driving device
US20230088470A1 (en) Friction limiting turbine generator gyroscope method and apparatus
CN112469969A (en) Thrust producing split flywheel gyroscope method and apparatus
US6837457B2 (en) Aircraft rotor and aircraft
JP2008106619A (en) Composite magnus wing
Hrishikeshavan et al. Design, development, and testing of a shrouded single‐rotor micro air vehicle with antitorque vanes
US10988236B2 (en) Pipe props rotary wing
WO2023219532A1 (en) Aircraft
RU2788216C1 (en) Aircraft
RU2726343C1 (en) Aircraft
CN110844060A (en) Load transition type suspension bearing rotary driving device
CA2272413C (en) Hovering aircraft
EP3800120A1 (en) Rotor assembly
CN109808866B (en) Tumbler aircraft
RU2351794C1 (en) Precessing vertical shaft windmill
US3247906A (en) Aircraft
RU2793976C1 (en) Twin-rotor helicopter with engine thrust vector control
van Holten et al. The Ornicopter: a single rotor without reaction torque, basic principles

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23803922

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1