RU180508U1

RU180508U1 - Высокоскоростной пропульсивный движитель

Info

Publication number: RU180508U1
Application number: RU2017129620U
Authority: RU
Inventors: Михаил Зеликович Боярер
Original assignee: Михаил Зеликович Боярер
Priority date: 2017-08-21
Filing date: 2017-08-21
Publication date: 2018-06-14

Abstract

Полезная модель относится к области прикладной аэродинамики, а именно к созданию машин и устройств, преобразующих энергию вращения вала силовой установки в энергию движения потока газа с целью создания тяги по оси винта и пропульсивной силы, а также относится к области авиации,Конкретно к винтокрылым летательным аппаратам. Винт содержит три группы лопастей с большим углом стреловидности.Большие углы стреловидности позволяют затянуть появление волнового кризиса до скорости полета 800 км час, что позволит иметь высокую экономичность и небольшой уровень шума от винта. Пропульсивный винт существенно превосходит современный тяговый винт по эффективности.

Description

Заявленное техническое решение относится к области прикладной аэродинамики, а именно к созданию машин и устройств, преобразующих энергию вращения вала силовой установки в энергию движения потока газа с целью создания тяги по оси винта и пропульсивной силы несущего винта, а также относится к области авиации, конкретно к вертолетам и винтокрылым летательным аппаратам.

За аналог и он же прототип принят НЕСУЩЕ-ТЯГОВЫЙ ВОЗДУШНЫЙ ВИНТ В ВИНТОКРЫЛОМ ЛЕТАТЕЛЬНОМ АППАРАТЕ по патенту на ПМ №156316 «КОНВЕРТОПЛАН».

Скорость горизонтального полета современного вертолета, ТОЛЬКО НА ВЕРТОЛЕТНОМ РЕЖИМЕ РАБОТЫ НЕСУЩЕГО ВИНТА, ЗА СЧЕТ ПРОПУЛЬСИВНОЙ СИЛЫ ВИНТА не превышает 300 км час.

Основной причиной небольшой скорости горизонтального полета на вертолетном режиме работы несущего винта является сложение на концах наступающих лопастей несущего винта окружной скорости вращения винта и скорости горизонтального полета, что вызывает появление волнового кризиса со всеми негативными последствиями.

Цель изобретения заключается в затягивании появления волнового кризиса до высоких ДОЗВУКОВЫХ скоростей потока воздуха обтекающего лопасти несущего винта при дозвуковой окружной скорости вращения концов лопастей до 200-300 м сек.

Поставленная цель достигается тем, что ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ПРОПУЛЬСИВНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ, ПРЕДСТАВЛЯЮЩИЙ СОБОЙ НЕСУЩИЙ ВОЗДУШНЫЙ ВИНТ ФИКСИРОВАННОГО ШАГА ЛОПАСТЕЙ, СОСТОЯЩИЙ ИЗ ГРУППЫ 4-х СИЛОВЫХ ОПОРНЫХ ЛОПАСТЕЙ, УСТАНОВЛЕННЫХ ПЕРПЕНДИКУЛЯРНО ОСИ ВИНТА, А ТАКЖЕ ИЗ ГРУППЫ 4-х ЛОПАСТЕЙ, ПРОДОЛЬНЫЕ ОСИ КОТОРЫХ УСТАНОВЛЕННЫ ПОД УГЛОМ ~+30°, И ИЗ ГРУППЫ 4-х ЛОПСТЕЙ, ПРОДОЛЬНЫЕ ОСИ КОТОРЫХ УСТАНОВЛЕНЫ ПОД УГЛОМ ~-30°, К ПЛОСКОСТИ ПЕРПЕНДИКУЛЯРНОЙ ВЕКТОРУ ОКРУЖНОЙ СКОРОСТИ СЕЧЕНИЯ ЛОПАСТИ, А КОНЦЫ ЛОПАСТЕЙ ЭТИХ ДВУХ ГРУПП ЛОПАСТЕЙ ЖЕСТКО СВЯЗАНЫ МЕЖДУ СОБОЙ, ОТЛИЧАЕТСЯ ТЕМ, ЧТО СИЛОВЫЕ ОПОРНЫЕ ЛОПАСТИ ВЫПОЛНЕНЫ ШИРОКОХОРДНЫМИ САБЛЕВИДНОЙ ФОРМЫ С УГЛОМ СТРЕЛОВИДНОСТИ КОНЦОВ ЛОПАСТЕЙ ~=45° (угол стреловидности концов лопастей это угол между касательной к передней кромке лопасти в периферийном сечении лопасти и продольной осью лопасти), А ОБЕ ГРУППЫ СО СТРЕЛОВИДНО РАСПОЛОЖЕННЫМИ ПРОДОЛЬНЫМИ ОСЯМИ ЛОПАСТЕЙ ТАКЖЕ ВЫПОЛНЕНЫ ШИРОКОХОРДНЫМИ САБЛЕВИДНОЙ ФОРМЫ, НО С УГЛОМ СТРЕЛОВИДНОСТИ КОНЦОВ ЛОПАСТЕЙ ~=30° (соответственно суммарный угол стреловидности ~=60°, где «СУММАРНЫЙ УГОЛ СТРЕЛОВИДНОСТИ ЛОПАСТЕЙ (СУСЛ)» - это угол между касательной к передней кромке лопасти в периферийном сечении лопасти и плоскостью перпендикулярной вектору окружной скорости сечения лопасти).

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

Стреловидность увеличивает длину поточной хорды и пропорционально уменьшает вектор скорости притекания потока воздуха к сечению аэродинамического профиля крыла. Следовательно в воздушном винте лопасть, продольная ось которой расположена под углом к плоскости перпендикулярной вектору окружной скорости сечения лопасти, а также широкохордная лопасть саблевидной формы будут затягивать начало появления волнового кризиса.

На чертеже изображена схема устройства ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ПРОПУЛЬСИВНОГО ДВИЖИТЕЛЯ. На втулке винта закреплены комли 4-х опорных силовых лопастей (1) установленных перпендикулярно оси вращения винта. Эти лопасти выполнены широкохордными саблевидной формы. Все 8 стреловидно расположенных лопастей (2) также выполнены широкохордными стреловидной формы. Как это следует из чертежа ПРОПУЛЬСИВНЫЙ ДВИЖЕТЕЛЬ (ТОЛКАЕМЫЙ ПРОПУЛЬСИВНОЙ СИЛОЙ НЕСУЩИЙ ВИНТ) - это высокоскоростной несущий винт с большими углами стреловидности лопастей.

ИЗ РАССМОТРЕНИЯ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ПРОПУЛЬСИВНОГО ДВИЖЕТЕЛЯ ВИДНО, ЧТО НА ПЛОЩАДИ ОМЕТАЕМОЙ ЛОПАСТЯМИ ВИНТА ОТ R=1 ДО R=0,5 СУММАРНЫЙ УГОЛ СТРЕЛОВИДНОСТИ ЛОПАСТЕЙ >60.

Поэтому при окружной скорости вращения концов лопастей несущего винта даже =300 м сек и скорости полета летательного аппарата =600 км час (170 м сек) суммарная скорость обтекания потоком воздуха концов наступающих лопастей =300+170=470 м сек. Тогда вектор скорости притекания потока воздуха на концах наступающих лопастей к сечению профиля лопасти =470×Cos 60=470×0,5=235 м сек.

ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ПРОПУЛЬСИВНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ ПОЗВОЛЯЕТ:

1. ВДВОЕ УВЕЛИЧИТЬ ГОРИЗОНТАЛЬНУЮ СКОРОСТЬ.

2. СУЩЕСТВЕННО УМЕНЬШИТЬ УРОВЕНЬ ШУМА ОТ ВИНТА, Т.К. ЖЕСТКАЯ СВЯЗЬ КОНЦОВ ЛОПАСТЕЙ УМЕНЬШИТ КОЛЕБАНИЯ КОНЦОВ, А БОЛЬШИЕ УГЛЫ СТРЕЛОВИДНОСТИ ПРЕДОТВРАТЯТ СРЫВ ПОТОКА С АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ ЛОПАСТИ.

3. СУЩЕСТВЕННО ПОВЫСИТЬ ЭКОНОМИЧЕСКУЮ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТЫ НЕСУЩЕГО ВИНТА, Т.К. ПРИ УВЕЛИЧЕНИИ СКОРОСТИ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ПОЛЕТА С 300 км час ДО 600 км час ПРАКТИЧЕСКИ ВДВОЕ УВЕЛИЧИВАЕТСЯ МАССА ВОЗДУХА, ОТБРАСЫВАЕМАЯ ВИНТОМ.

4. В СХЕМЕ КОНВЕРТОПЛАНА ПМ №156316 СОЗДАТЬ БЛАГОПРИЯТНЫЕ УСЛОВИЯ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОПУЛЬСИВНОГО ДВИЖЕТЕЛЯ ВМЕСТО НЕСУЩЕ-ТЯГОВОГО ВИНТА, ПРИ УГЛЕ ПОВОРОТА ОСИ ВИНТА ДО 20- 30 ВОКРУГ ПОПЕРЕЧНОЙ ОСИ КОНВЕРТОПЛАНА.

ИТОГИ: ОТКРЫТО НОВОЕ ПОЛОЖИТЕЛЬНОЕ СВОЙСТВО ВОЗДУШНОГО ВИНТА ЗАКЛЮЧАЮЩЕЕСЯ В ТОМ, ЧТО В «ВЫСОКОСКОРОСТНОМ ПРОПУЛЬСИВНОМ ДВИЖИТЕЛЕ» ФИКСИРОВАННОГО ШАГА ЛОПАСТЕЙ С СУММАРНЫМ УГЛОМ СТРЕЛОВИДНОСТИ ЛОПАСТЕЙ (СУСЛ)=60°-70° ПРИ РЕГУЛИРОВАНИИ ОКРУЖНОЙ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ КОНЦОВ ШИРОКОХОРДНЫХ САБЛЕВИДНЫХ ЛОПАСТЕЙ, ПРОДОЛЬНЫЕ ОСИ КОТОРЫХ РАСПОЛОЖЕННЫХ СТРЕЛОВИДНО ОТНОСИТЕЛЬНО ПЛОСКОСТИ, ПЕРПЕНДИКУЛЯРНОЙ ВЕКТОРУ ОКРУЖНОЙ СКОРОСТИ СЕЧЕНИЯ ЛОПАСТИ, В ДИАПОЗОНЕ 150-350 м сек, ВДВОЕ УВЕЛИЧИВАЕТСЯ СКОРОСТЬ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ПОЛЕТА БЕЗ ПОЯВЛЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ ЛОПАСТЕЙ ВОЛНОВОГО КРИЗИСА, И СУЩЕСТВЕННО УМЕНЬШАЕТСЯ РАСЧЕТНЫЙ УГОЛ УСТАНОВКИ ЛОПАСТЕЙ ВИНТА, Т.К. ВЕЛИЧИНА ЭТОГО УГЛА ЗАВИСИТ ОТ ВЕЛИЧИНЫ ОКРУЖНОЙ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ВИНТА.

Claims

Высокоскоростной пропульсивный движетель, представляющий собой несущий воздушный винт фиксированного шага, состоящий из группы 4-х силовых опорных лопастей, установленных перпендикулярно оси винта, а также из группы 4-х лопастей, продольные оси которых установлены под углом ≈ +30°, и из группы 4-х лопастей, установленных под углом ≈ -30° к плоскости, перпендикулярной вектору окружной скорости сечения лопасти, а концы лопастей этих двух групп лопастей жестко связаны между собой, отличающийся тем, что силовые опорные лопасти выполнены широкохордными саблевидной формы с углом стреловидности концов лопастей = 45° (угол стреловидности концов лопастей - это угол между касательной к передней кромке лопасти в периферийном сечении лопасти и продольной осью лопасти), а обе группы со стреловидно расположенными осями лопастей также выполнены широкохордными саблевидной формы, но с углом стреловидности концов лопастей ≈ 30° (соответственно суммарный угол стреловидности на периферийном сечении этих лопастей ~ = 60°, где суммарный угол стреловидности - это угол между касательной к передней кромке лопасти в периферийном сечении лопасти и плоскостью, перпендикулярной вектору окружной скорости сечения лопасти).