RU156316U1 - Конвертоплан - Google Patents

Abstract

Конвертоплан, включающий фюзеляж, крыло, авиационный турбовальный двигатель и пару поворотных несуще-тяговых воздушных винтов, характеризующийся тем, что его поворотные несуще-тяговые винты выполнены жесткими с фиксированной геометрией лопастей и содержащими группу силовых опорных лопастей и группу лопастей, продольные оси которых расположены стреловидно относительно векторов окружных скоростей сечений лопастей, а авиационный турбовальный двигатель связан с валом несуще-тягового воздушного винта понижающим редуктором с изменяемой величиной передаточного отношения.

Description

ЗАЯВЛЕННОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ОТНОСИТСЯ К ОБЛАСТИ АВИАЦИИ, конкретно к винтокрылым летательным аппаратам.

Аналогом и соответственно прототипом является конвертоплан (вертолет-самолет) V-22 Osprey с парой поворотных несуще-тянущих воздушных винтов и системами управления общим и циклическим шагом лопастей этих винтов.

Скорость горизонтального полета самого современного конвертоплана V-22 Osprey НЕ ПРЕВЫШАЕТ 600 км час. Основной причиной небольшой скорости горизонтального полета конвертоплана является сложение на лопасти винта окружной скорости вращения винта со скоростью горизонтального полета конвертоплана. При приближении суммарной скорости к скорости звука на лопасти винта возникает волновой кризис со всеми негативными последствиями.

Задача изобретения: повышение скорости горизонтального полета до высокой дозвуковой 800-1000 км час.

Поставленная цель достигается тем, что:

КОНВЕРТОПЛАН ВКЛЮЧАЮЩИЙ ФЮЗЕЛЯЖ, КРЫЛО, АВИАЦИОННЫЙ ТУРБОВАЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ И ПАРУ ПОВОРОТНЫХ НЕСУЩЕ-ТЯГОВЫХ ВИНТОВ ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЙСЯ ТЕМ, ЧТО ЕГО ПОВОРОТНЫЕ НЕСУЩЕ-ТЯГОВЫЕ ВИНТЫ ВЫПОЛНЕНЫ ЖЕСТКИМИ С ФИКСИРОВАННОЙ ГЕОМЕТРИЕЙ ЛОПАСТЕЙ И СОДЕРЖАЩИМИ ГРУППУ СИЛОВЫХ ОПОРНЫХ ЛОПАСТЕЙ И ГРУППУ ЛОПАСТЕЙ ПРОДОЛЬНЫЕ ОСИ КОТОРЫХ РАСПОЛОЖЕНЫ СТРЕЛОВИДНО ОТНОСИТЕЛЬНО ВЕКТОРОВ ОКРУЖНЫХ СКОРОСТЕЙ СЕЧЕНИЙ ЛОПАСТЕЙ (патент №2378155 Высокоскоростной воздушный винт), А АВИАЦИОННЫЙ ТУРБОВАЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ СВЯЗАН С ВАЛОМ НЕСУЩЕ-ТЯГОВОГО ВОЗДУШНОГО ВИНТА ПОНИЖАЮЩИМ РЕДУКТОРОМ С ИЗМЕНЯЕМОЙ ВЕЛИЧИНОЙ ПЕРЕДАТОЧНОГО ОТНОШЕНИЯ.

Между достигаемым техническим эффектом и существом изобретения имеется следующая причинно следственная связь:

Известно что угол стреловидности на высокой дозвуковой скорости позволяет существенно затянуть начало появления волнового кризиса, а на сверхзвуковой скорости способствует получению высоких аэродинамических характеристик профиля.

На фиг. 1 представлена схема расположения лопастей воздушного винта по патенту №2378155. Из схемы расположения лопастей видно, что при четырех опорных силовых лопастях, длиной равной 0,5R угол стреловидности продольной оси лопасти, по отношению к вектору окружной скорости сечения лопасти, в конце лопасти = 30°, на радиусе 0,7R он = 45°, а на радиусе 0,5R угол стреловидности достигает величины 70°. При окружной сверхзвуковой скорости вращения концов лопастей винта 300-600 м сек, естественно, область аэродинамической поверхности лопасти с максимальным проявлением волнового кризиса (скорость притекания потока воздуха к поверхности лопасти соответствует числу M=1) будет расположена в область радиуса (0,7-0,6)R, где величина угла стреловидности лопасти достигает 60°-70°.

Поскольку концы лопастей винта при этом работают на СВЕРХЗВУКОВОЙ ОКРУЖНОЙ скорости, далекой от скорости соответствующей области волнового кризиса, это позволит существенно уменьшить диаметр винта, увеличить скорость горизонтального полета до высоких дозвуковых скоростей и, в перспективе, позволит винту работать на небольшой сверхзвуковой скорости полета.

УТРИРОВАННО СУЩЕСТВО НОВОЙ КОНЦЕПЦИИ ПО КОТОРОЙ РАБОТАЮТ НЕСУЩЕ-ТЯГОВЫЕ ВИНТЫ КОНВЕРТОПЛАНА МОЖНО ОХАРАКТЕРИЗОВАТЬ КАК РАБОТУ ВОЗДУШНОГО ВИНТА ПО ПАТЕНТУ №2378155 СО СВЕРХЗВУКОВОЙ ОКРУЖНОЙ СКОРОСТЬЮ ВРАЩЕНИЯ КОНЦОВ ЛОПАСТЕЙ 300-600 м сек, С ЦЕЛЬЮ ПЕРЕНОСА НЕГАТИВНЫХ СВОЙСТВ, СОЗДАВАЕМЫХ ВОЛНОВЫМ КРИЗИСОМ, С ПЕРИФЕРИИ ВИНТА (с концов лопастей) В ОБЛАСТЬ РАДИУСА ВИНТА (0,6-0,7)R, ГДЕ УГОЛ СТРЕЛОВИДНОСТИ ЭТОГО ВИНТА ДОСТИГАЕТ 60°-70°.

ПО НОВОЙ КОНЦЕПЦИИ КОНЦЕВЫЕ СТРЕЛОВИДНО РАСПОЛОЖЕННЫЕ УЧАСТКИ ЛОПАСТЕЙ ТЯГОВОГО ВИНТА РАБОТАЮТ НА СВЕРХЗВУКОВЫХ СКОРОСТЯХ ГДЕ УВЕЛИЧЕНИЕ СКОРОСТИ СООТВЕТСТВУЮЩЕЙ ЧИСЛУ M=1 ДО M=2 ПРИВОДИТ К ТРЕХКРАТНОМУ УВЕЛИЧЕНИЮ ТЯГИ ВИНТА. (Смотри экспресс информацию ВИНИТИ Авиостроение №13 за 1978 г. о испытании в Англии воздушного винта на фирме УЭСТЛЕНД).

Эти испытания также подтверждают возможность достижения на винте сверхзвуковой окружной скорости вращения концов лопастей соответствующих числу M=2 при использовании современных высокопрочных материалов.

Жесткая конструкция несуще-тяговых винтов и отсутствие на новом конвертоплане систем управления общим и циклическим шагом лопастей винтов позволяет проектировать воздушный винт СО СВЕРХЗВУКОВОЙ ОКРУЖНОЙ СКОРОСТЬЮ ВРАЩЕНИЯ КОНЦОВ ЛОПАСТЕЙ, НО ТРЕБУЕТ ДРУГОЙ НАДЕЖНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОНВЕРТОПЛАНОМ.

Функцию изменения тяги лопастей и функцию управления конвертопланом в пространстве на режимах висения и вертикального полета на новом конвертоплане выполняет система управления скоростью вращения винтов посредством понижающих редукторов связывающих авиационные двигатели с валами пары воздушных винтов. Одновременное увеличение или уменьшение передаточного отношения в редукторах регулирует величину тяги, а функцию управления конвертопланом в пространстве определяет, система дифференциального изменения передаточных отношений пары понижающих редукторов, что позволяет осуществлять поворот конвертоплана вокруг его продольной оси. Поворот же винтов вокруг поперечной оси заложен в конструкции самого конвертоплана. Фиксированная геометрия лопастей приводит к ухудшению характеристик винта на всех режимах горизонтального полета кроме крейсерского. Но наличие понижающих редукторов с регулируемой величиной передаточных отношений редукторов позволит существенно повысить КПД винта на всех промежуточных режимах полета и уменьшить время разгона до достижения крейсерской скорости.

Остановка одного двигателя на систему управления конвертопланом не повлияет.

Claims (1)

1. Конвертоплан, включающий фюзеляж, крыло, авиационный турбовальный двигатель и пару поворотных несуще-тяговых воздушных винтов, характеризующийся тем, что его поворотные несуще-тяговые винты выполнены жесткими с фиксированной геометрией лопастей и содержащими группу силовых опорных лопастей и группу лопастей, продольные оси которых расположены стреловидно относительно векторов окружных скоростей сечений лопастей, а авиационный турбовальный двигатель связан с валом несуще-тягового воздушного винта понижающим редуктором с изменяемой величиной передаточного отношения.

   

Images