RU130296U1

RU130296U1 - HIGH SPEED RUNWORK AIRCRAFT

Info

Publication number: RU130296U1
Application number: RU2013104569/11U
Authority: RU
Inventors: Михаил Зеликович Боярер
Original assignee: Михаил Зеликович Боярер
Priority date: 2013-02-04
Filing date: 2013-02-04
Publication date: 2013-07-20

Abstract

Высокоскоростной винтокрылый летательный аппарат, содержащий фюзеляж, жесткий высокоскоростной несущий винт, в котором лопасть с фиксированной геометрией расположена стреловидно по отношению к вектору окружной скорости сечения лопасти, на концах лопастей установлены камеры сгорания топлива, камеры смешения газов и сверхзвуковые реактивные сопла компрессорных воздушно-реактивных двигателей (КВРД), летательный аппарат также содержит дополнительный тяговый авиационный двигатель, связанный с воздушным компрессором предварительного сжатия воздуха КВРД.A high-speed rotary-wing aircraft containing a fuselage, a rigid high-speed rotor in which the blade with a fixed geometry is swept in relation to the vector of the peripheral speed of the blade section, fuel combustion chambers, gas mixing chambers and supersonic jet nozzles of compressor aircraft engines are installed at the ends of the blades (KVRD), the aircraft also contains an additional traction aircraft engine associated with a preliminary air compressor Air zhatiya CVRD.

Description

(КОНЦЕПЦИЯ РАЗВИТИЯ ВИНТОКРЫЛОЙ АВИАЦИИ ДЛЯ СКОРОСТИ >800 км час.)(CONCEPT OF DEVELOPMENT OF A HUNDRED WING AVIATION FOR SPEED> 800 km hour.)

Предложение относится к области авиации, конкретно к летательным аппаратам тяжелее воздуха, а именно к винтокрылым летательным аппаратам (ВКЛА). В открытой литературе нет описания ВКЛА работающего со сверхзвуковой скоростью движения наступающих лопастей несущего винта в горизонтальном полете. Поэтому изобретение пионерское.The proposal relates to the field of aviation, specifically to aircraft heavier than air, namely to rotary-wing aircraft (VKLA). In the open literature there is no description of the VCL working with the supersonic speed of the advancing rotor blades in horizontal flight. Therefore, the invention is pioneering.

Основной причинной небольшой скорости горизонтального полета современного ВКЛА является сложение окружной скорости вращения лопасти винта и скорости горизонтального полета ВКЛА на наступающей лопасти несущего винта. При приближении суммарной скорости к скорости звука на лопасти возникает волновой кризис со всеми негативными последствиями. Концепция большинства разрабатываемых в настоящее время проектов высокоскоростных винтокрылых летательных аппаратов (ВКЛА) основана на УМЕНЬШЕНИИ величины окружной скорости вращения конца лопасти несущего винта В ГОРИЗОНТАЛЬНОМ ПОЛЕТЕ, либо на полной ОСТАНОВКЕ ВИНТА.The main causal low horizontal speed of modern VKLA is the addition of the peripheral rotational speed of the rotor blade and the horizontal speed of the VKLA on the advancing rotor blade. As the total speed approaches the speed of sound, a wave crisis arises on the blades with all the negative consequences. The concept of most of the projects currently under development for high-speed rotary-wing aircraft (ON) is based on a DECREASE in the value of the peripheral rotational speed of the end of the rotor blade IN HORIZONTAL FLIGHT, or on a complete STOP of the SCREW.

Однако предлагаемые известные решения либо дают очень малую добавку скорости, либо очень усложняют летательный аппарат и уменьшают безопасность полета.However, the proposed known solutions either give a very small addition of speed, or very complicate the aircraft and reduce flight safety.

В описании изобретения, наоборот, предложена концепция УВЕЛИЧЕНИЯ скорости движения наступающей лопасти несущего винта ВКЛА до СВЕРХЗВУКОВЫХ СКОРОСТЕЙ при одновременном использовании ЖЕСТКОГО РЕАКТИВНОГО НЕСУЩЕГО ВИНТА СО СТРЕЛОВИДНО РАСПОЛОЖЕННЫМИ ЛОПАСТЯМИ.In the description of the invention, on the contrary, the concept of INCREASING the speed of movement of the advancing main rotor blade of the WLT to SUPERSONIC SPEEDS while using a RIGID REACTIVE SCREW WITH ARROW-LOCATED BLADES is proposed.

Новая концепция зиждится на ДВУХ новых разработках:The new concept is based on TWO new developments:

1. Патент №2378155 «Высокоскоростной воздушный винт», в котором лопасть с фиксированной геометрией расположена стреловидно по отношению к вектору окружной скорости сечения лопасти.1. Patent No. 2378155 "High-speed propeller", in which the blade with a fixed geometry is swept in relation to the vector of the peripheral speed of the section of the blade.

2. Заявка на изобретение №2011110642 »Способ работы Компрессорного Воздушно-Реактивного Двигателя (КВРД).2. Application for the invention No. 2011110642 "The method of operation of the Compressor Air-Jet Engine (CVRD).

Задача: Существенное повышение скорости горизонтального полета, упрощение схемы и, соответственно, повышение безопасности.Objective: A significant increase in the speed of horizontal flight, simplification of the scheme and, accordingly, increased security.

Поставленная цель достигается тем, что ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ВИНТОКРЫЛЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ СОДЕРЖИТ ФЮЗЕЛЯЖ, ЖЕСТКИЙ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ НЕСУЩЕИЙ ВИНТ (ПО ПАТЕНТУ №2358155), С УСТАНОВЛЕННЫМИ НА КОНЦАХ ЛОПАСТЕЙ КАМЕРАМИ СГОРАНИЯ ТОПЛИВА, КАМЕРАМИ СМЕШЕНИЯ ГАЗОВ И СВЕРХЗВУКОВЫМИ РЕАКТИВНЫМИ СОПЛАМИ КОМПРЕССОРНЫХ ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ (КВРД) (представленных в заявке на патент №2011110642) И СОДЕРЖИТ ДОПОЛНИТЕЛЬНО ТЯГОВЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, СВЯЗАННЫЙ С ВОЗДУШНЫМ КОМПРЕССОРОМ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО СЖАТИЯ ВОЗДУХА КВРД.The goal is achieved in that the HIGH rotorcraft comprises a fuselage, HARD HIGH NESUSCHEY screws (PATENT №2358155), mounted with the ends of the blades FUEL COMBUSTION CHAMBERS, mixing chamber gases and a supersonic jet nozzle COMPRESSOR jet engine (CVRD) (represented in patent application No. 2011110642) AND CONTAINS AN OPTIONAL TRACTION AIRCRAFT ENGINE RELATED TO THE AIR COMPRESSOR OF PRESSURE AIR COMPRESSION.

МЕЖДУ ДОСТИГАЕМЫМ ТЕХНИЧЕСКИМ ЭФФЕКТОМ И СУЩЕСТВОМ ИЗОБРЕТЕНИЯ ИМЕЕТСЯ СЛЕДУЮЩАЯ ПРИЧИННОСЛЕДСТВЕННАЯ СВЯЗЬ:BETWEEN THE TECHNICAL EFFECT ACHIEVED AND THE INVENTION HAS THE FOLLOWING CAUSE:

1). Концепция основана на повышении оборотов несущего винта ВКЛА на режиме висения до окружной скорости концов лопастей>250 м сек и достижении в горизонтальном полете концами наступающих лопастей несущего винта сверхзвуковой скорости >400 м сек. Это позволяет существенно уменьшить диаметр винта, позволяет на отступающей лопасти уменьшить область обратного обтекания и возникновения срыва потока, позволяет, соответственно, уменьшить опрокидывающий момент в горизонтальном полете, а также позволяет достичь высокой экономичности в работе самого КВРД.one). The concept is based on increasing the rotations of the VKLA rotor in the hovering mode to the peripheral speed of the ends of the blades> 250 m sec and the achievement in a horizontal flight by the ends of the advancing rotor blades of the rotor of a supersonic speed> 400 m sec. This allows you to significantly reduce the diameter of the screw, allows you to reduce the area of the reverse flow around and the occurrence of stalling on the retreating blade, allows, accordingly, to reduce the tilting moment in horizontal flight, and also allows to achieve high efficiency in the operation of the ASJC itself.

2) Стреловидное, по отношению к вектору окружной скорости сечения лопасти, расположение лопастей жесткого несущего винта по патенту №2378155 позволяет существенно отодвинуть начало появления волнового кризиса. На высокой дозвуковой скорости угол стреловидности затягивает начало волнового кризиса, а на сверхзвуковой скорости способствует получению высоких характеристик профиля лопасти. Известно что чем выше стреловидность тем позднее наступает волновой кризис. Опасным участком является ТОЛЬКО участок где возникает волновой кризис. Но у винта по патенту №2378155 чем ближе к оси винта тем угол стреловидности существенно больше чем в конце лопасти, и как это видно из фиг.1 описания заявки при 4-х опорных лопастях и при длине опорной лопасти=0.5 R, угол стреловидности на конце лопасти=30, на радиусе=0,7 R он равен 45, а на радиусе=0,5R он равен 70.2) Sweep, relative to the vector of the peripheral speed of the section of the blade, the location of the blades of the hard rotor according to patent No. 2378155 allows you to significantly delay the onset of the wave crisis. At high subsonic speeds, the sweep angle delays the onset of the wave crisis, and at supersonic speeds it helps to obtain high blade profile characteristics. It is known that the higher the sweep, the later the wave crisis occurs. The hazardous area is ONLY the area where the wave crisis occurs. But for the screw according to patent No. 2378155, the closer the axis of the screw, the sweep angle is significantly larger than at the end of the blade, and as can be seen from figure 1 of the description of the application with 4 support blades and with the length of the support blade = 0.5 R, the sweep angle the end of the blade = 30, at a radius = 0.7 R it is 45, and at a radius = 0.5R it is 70.

3). Прямоточный КВРД установленный на лопастях несущего винта вертолета в несколько раз экономичнее современных Прямоточных ВРД работающих на М=1-2, т.к. степень сжатия воздуха на входе в камеру сгорания в КВРД не определяется только окружной скоростью вращения концов лопастей несущего винта, как это имеет место в современных ВРД, а уменьшение давления и повышение плотности газа на входе в реактивное сопло двигателя, осуществляемое в камере смешения газов, существенно повышает полетный КПД сопла.3). Direct-flow turbofan engine mounted on the rotor blades of a helicopter is several times more economical than modern direct-flow turbofan engines operating at M = 1-2, because the degree of air compression at the inlet to the combustion chamber in the CVJ is not determined only by the peripheral rotational speed of the ends of the rotor blades, as is the case in modern WFMs, and the decrease in pressure and increase in gas density at the entrance to the jet nozzle of the engine carried out in the gas mixing chamber increases the flight efficiency of the nozzle.

4) Двухсторонняя фиксация стреловидно расположенных лопастей, большой угол стреловидности, а также затягивание появления волнового кризиса позволит не увеличить уровень шума от несущего винта.4) Bilateral fixation of arrow-shaped blades, a large sweep angle, as well as delaying the appearance of a wave crisis will not increase the noise level from the rotor.

5) Отсутствие в несущей системе ВКЛА редукторов, трансмиссий и отсутствие реактивных моментов существенно повышает безопасность.5) The absence of gearboxes, transmissions in the carrier system and the absence of reactive moments significantly increases safety.

6) В связи с отсутствием на жестком несущем винте систем управления общим и циклическим шагом лопастей функции этих систем управления решается системой управления оборотов и СТРУЙНЫМИ ЗАКРЫЛКАМИ ЛОПАСТЕЙ подключенными к компрессору предварительного сжатия воздуха КВРД. На Фиг 2. представлена схема высокоскоростного вертолета. На самолетном фюзеляже (1) вертолета установлен несущий винт (2), лопасти которого снабжены компрессорными ВРД с реактивными сверхзвуковыми соплами (3) и струйными (реактивными) закрылками (4), дополнительный авиационный турбовинтовой двигатель (5) и воздушный компрессор предварительного сжатия воздуха (6) КВРД связанный с двигателем (5).6) Due to the absence of control systems for the common and cyclic pitch of the blades on the hard rotor, the functions of these control systems are decided by the speed control system and the JET BLADE of the BLADES connected to the air-pressure compressor of preliminary air compression. Figure 2. presents a diagram of a high-speed helicopter. A rotor (2) is installed on the airplane fuselage (1) of the helicopter, the blades of which are equipped with compressor WFDs with jet supersonic nozzles (3) and jet (jet) flaps (4), an additional aircraft turboprop engine (5) and an air compressor for preliminary air compression ( 6) CVAC associated with the engine (5).

Вертолет работает следующим образом: Перед полетом авиационный двигатель (5) приводит во вращение воздушный компрессор предварительного сжатия воздуха (6). Сжатый воздух из компрессора (б) через полые лопасти несущего винта (2) поступает в камеру сгорания топлива КВРД. После включения зажигания винт (2) раскручивается реактивной струей газа вытекающей из сверхзвукового сопла (3) КВРД до оборотов при которых вертолет взлетает и переходит в режим висения. А затем вертолет начинает горизонтальный полет посредством пропульсивной силы несущего винта (2) и тяги пропеллера двигателя (5). Посадка вертолета производится в обратном порядке. В полете положением винтокрылого летательного аппарата в пространстве управляют струйными закрылками лопастей (4)The helicopter operates as follows: Before flight, the aircraft engine (5) drives the air compressor for pre-compression of air (6). Compressed air from the compressor (b) passes through the hollow rotor blades (2) into the combustion chamber fuel combustion chamber. After the ignition is turned on, the screw (2) is untwisted by a jet of gas flowing from the supersonic nozzle (3) of the air-breathing turbojet engine to revolutions at which the helicopter takes off and goes into hovering mode. And then the helicopter begins a horizontal flight by means of the propulsive power of the rotor (2) and the propeller thrust of the engine (5). Helicopter landing is in the reverse order. In flight, the position of the rotorcraft in space is controlled by the jet flaps of the blades (4)

Claims

A high-speed rotary-wing aircraft containing a fuselage, a rigid high-speed rotor in which the blade with a fixed geometry is swept in relation to the vector of the peripheral speed of the blade section, fuel combustion chambers, gas mixing chambers and supersonic jet nozzles of compressor aircraft engines are installed at the ends of the blades (KVRD), the aircraft also contains an additional traction aircraft engine associated with a preliminary air compressor Air zhatiya CVRD.