RU2149799C1 - Combination blade of flying vehicle main rotor and method of flight of flying vehicle - Google Patents
Combination blade of flying vehicle main rotor and method of flight of flying vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2149799C1 RU2149799C1 RU98113534A RU98113534A RU2149799C1 RU 2149799 C1 RU2149799 C1 RU 2149799C1 RU 98113534 A RU98113534 A RU 98113534A RU 98113534 A RU98113534 A RU 98113534A RU 2149799 C1 RU2149799 C1 RU 2149799C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blade
- rotor
- nozzle
- flight
- aircraft
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/04—Helicopters
- B64C27/12—Rotor drives
- B64C27/16—Drive of rotors by means, e.g. propellers, mounted on rotor blades
- B64C27/18—Drive of rotors by means, e.g. propellers, mounted on rotor blades the means being jet-reaction apparatus
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Комбинированная лопасть несущего винта летательного аппарата и способ полета летательного аппарата относятся к летательным аппаратам с несущим винтом, обеспечивающих вертикальный взлет, зависание и посадку, и длительный высокоскоростной горизонтальный полет в сочетании с хорошей маневренностью.FIELD OF THE INVENTION
The combined rotor blade of an aircraft and the flight method of an aircraft are rotor aircraft that provide vertical take-off, hovering and landing, and long-term high-speed horizontal flight in combination with good maneuverability.
Уровень техники. The prior art.
Известен летательный аппарат с Х-образным крылом-ротором, представляющий собой винтокрылый аппарат с останавливаемым несущим винтом. Для обеспечения полета с одним и тем же винтом-крылом и в самолетном и в вертолетном режимах несущая система снабжена системой выдувания потока с передней и задней кромок лопастей. Причем ротор имеет симметричный относительно центральной вертикальной оси профиль с созданием подъемной силы за счет выдувания воздуха через щель над задней кромкой. Внутри лопасти имеется канал для подачи воздуха от компрессора к соплам на передних и задних кромках лопастей ротора. Лопасть данной конструкции не позволяет использовать набегающий на лопасть поток воздуха для подачи в воздушно-реактивный двигатель и для рекуперации тепла отходящих газов [1] с. 187-188 Рис.6.32. Known aircraft with an X-shaped wing-rotor, which is a rotorcraft with a rotor to be stopped. To ensure flight with the same wing-wing in both airplane and helicopter modes, the supporting system is equipped with a system for blowing the flow from the leading and trailing edges of the blades. Moreover, the rotor has a profile symmetrical with respect to the central vertical axis with the creation of a lifting force due to blowing air through the gap above the trailing edge. Inside the blade there is a channel for supplying air from the compressor to the nozzles at the front and rear edges of the rotor blades. The blade of this design does not allow the flow of air flowing onto the blade to be supplied to the jet engine and to recover the heat of the exhaust gases [1] s. 187-188 Fig. 6.32.
Известен комбинированный вертолет, имеющий вертолетный винт, крыло и толкающий воздушный винт, который приводится в движение обычным поршневым двигателем. Воздух высокого давления, поступающий от компрессора двигателя, направляется к небольшим реактивным соплам, установленным на законцовках ротора. Для осуществления скоростного горизонтального полета подача воздуха в реактивные сопла отключается, и ротор устанавливается в режим авторотации. Недостатком этого винта является необходимость использования различных двигателей для вертикального и высокоскоростного горизонтального полета, ухудшение аэродинамических характеристик на высоких скоростях полета [2] с.210 Рис.11.1. Known combined helicopter having a helicopter propeller, a wing and a propelling propeller, which is driven by a conventional piston engine. High pressure air coming from the engine compressor is directed to small jet nozzles mounted on the ends of the rotor. To carry out high-speed horizontal flight, the air supply to the jet nozzles is turned off, and the rotor is set to autorotation. The disadvantage of this screw is the need to use different engines for vertical and high-speed horizontal flight, the deterioration of aerodynamic characteristics at high flight speeds [2] p. 210 Fig. 11.1.
Известен вертолет с реактивным несущим винтом, у которого на концах лопастей установлены воздушно-реактивные двигатели с подачей топлива через втулку винта. Так как для запуска воздушно-реактивного двигателя требуется большая скорость набегающего потока, то такой винт требует предварительной раскрутки от другого источника энергии до включения основного двигателя. Такой винт обеспечивает простоту конструкции, но из-за низкого КПД двигателей имеет большой удельный расход топлива. Из-за размещения двигателя на концах лопастей невозможно применять рекуперацию тепла, ухудшаются аэродинамические характеристики несущего винта, увеличивается механическая нагрузка на лопасти [2] с.211 Рис. 11.2. Known helicopter with a jet rotor, in which at the ends of the blades mounted jet engines with fuel through the hub of the rotor. Since a high speed of incoming flow is required to start an air-jet engine, such a screw requires preliminary unwinding from another energy source before turning on the main engine. Such a screw provides simplicity of design, but due to the low efficiency of the engines it has a large specific fuel consumption. Due to the placement of the engine at the ends of the blades, it is impossible to apply heat recovery, the aerodynamic characteristics of the rotor deteriorate, the mechanical load on the blades increases [2] p.211 Fig. 11.2.
Известна также лопасть летательного аппарата, которая оснащена газотурбинным реактивным двигателем. Упомянутый газотурбинный реактивный двигатель вмонтирован в лопасть на некотором удалении от оси вращения ротора. Причем входное устройство размещено на передней кромке лопасти, а выходное сопло - на задней кромке той же лопасти. В канале между упомянутыми входным устройством и выходным устройством газотурбинный двигатель размещен таким образом, что ось вращения турбины и компрессора расположена вдоль продольной оси лопасти. Воздушный поток, поступающий через воздухозаборник на передней кромке лопасти, поступает в воздушно-реактивный двигатель в направлении к периферии (концевой части) лопасти. В этой конструкции нагрузка на лопасть увеличена из-за размещения на концевой части лопасти реактивного двигателя вместе с турбиной, компрессором, топливной системой, системой охлаждения и др. Такая конструкция не позволяет осуществлять полет с использованием двигателей, размещенных в лопасти при неподвижном несущем роторе. Увеличенная масса концевой части лопасти приводит к увеличению деформаций лопасти при передаче крутящего момента от ее корневой части для вращения и изменения углов атаки лопасти [3] (Изобретение по заявке ФРГ N 1456071, 1968, В 64 С 27/18). Also known is the blade of an aircraft, which is equipped with a gas turbine jet engine. Said gas turbine jet engine is mounted in the blade at a certain distance from the axis of rotation of the rotor. Moreover, the input device is located on the leading edge of the blade, and the output nozzle on the trailing edge of the same blade. In the channel between the said input device and the output device, the gas turbine engine is arranged so that the axis of rotation of the turbine and compressor is located along the longitudinal axis of the blade. The air flow coming through the air intake at the leading edge of the blade enters the jet engine toward the periphery (end part) of the blade. In this design, the load on the blade is increased due to the placement of a jet engine at the end of the blade together with the turbine, compressor, fuel system, cooling system, etc. This design does not allow flight using engines placed in the blade with the rotor stationary. The increased mass of the end part of the blade leads to an increase in deformation of the blade when transmitting torque from its root part to rotate and change the angle of attack of the blade [3] (The invention, according to the application of Germany N 1456071, 1968, 64 C 27/18).
Во всех прототипах на высокой скорости горизонтального полета лопасти создают сильное лобовое сопротивление, лопасти в любом режиме полета не могут совмещать функции несущего ротора и теплообменника воздушно-реактивного двигателя. Ни один из прототипов не обеспечивает непосредственное управление боковой силой. In all prototypes, at high horizontal flight speeds, the blades create strong drag, the blades in any flight mode cannot combine the functions of a rotor and an air-jet engine heat exchanger. None of the prototypes provides direct lateral force control.
Сущность изобретения
Известные ранее конструкции лопасти несущего винта летательного аппарата с воздухозаборником на передней кромке и задним выходным соплом, соединенным с воздушно-реактивным двигателем, предлагается оснастить осевым соплом, расположенным на торце лопасти осевым соплом, расположенным на торце лопасти и направленным вдоль оси лопасти, каналом для соединения воздушно-реактивного двигателя с упомянутым задним выходным соплом и с упомянутым осевым соплом, газораспределительным устройством, расположенным между упомянутыми каналами, предназначенными для соединения с указанным воздушно- реактивным двигателем, который размещен на оси вращения винта. Предлагаемое изменение в конструкции лопасти несущего винта и способ полета летательного аппарата направлены на решение следующих задач:
создание несущей лопасти, совмещающей функции несущего ротора и противоточного рекуперативного теплообменника с большой поверхностью теплообмена для предварительного подогрева сжатого воздуха, поступающего в камеру сгорания, при минимальном местном гидравлическом сопротивлении воздушному потоку;
использование несущей лопасти в летательных аппаратах, способных обеспечивать вертикальные взлет и посадку, и длительный высокоскоростной горизонтальный полет как с подвижным, так и с неподвижным ротором;
применение газотурбинного двигателя с переменным рабочим циклом, на разных скоростях горизонтального полета (от компрессорного к бескомпрессорному газотурбинному воздушно-реактивному двигателю);
снижение массовой характеристики летательного аппарата;
повышение КПД двигателя в широком диапазоне режимов полета;
непосредственное управление подъемной и боковой силами в горизонтальном полете;
использование ресурсов двигателя с высоким КПД как для горизонтального, так и для вертикального полета.SUMMARY OF THE INVENTION
It is proposed to equip an axial nozzle located at the end of the blade with an axial nozzle located at the end of the blade and directed along the axis of the blade, with a channel for connecting the previously known designs of the rotor blade of an aircraft with an air intake at the leading edge and a rear output nozzle connected to the jet engine a jet engine with said rear outlet nozzle and with said axial nozzle, a gas distribution device located between said channels, Values for connection to said air-jet which is situated on the axis of rotation of the screw. The proposed change in the design of the rotor blade and the flight method of the aircraft are aimed at solving the following problems:
creation of a carrier blade combining the functions of a carrier rotor and countercurrent regenerative heat exchanger with a large heat exchange surface for preheating the compressed air entering the combustion chamber with minimal local hydraulic resistance to air flow;
the use of a rotor blade in aircraft capable of providing vertical take-off and landing, and long-term high-speed horizontal flight with both a movable and a fixed rotor;
the use of a gas turbine engine with a variable duty cycle, at different horizontal flight speeds (from compressor to uncompressed gas turbine air-jet engine);
decrease in mass characteristics of the aircraft;
increase engine efficiency in a wide range of flight modes;
direct control of lifting and lateral forces in horizontal flight;
the use of engine resources with high efficiency for both horizontal and vertical flight.
Перечень фигур чертежей
Фиг. 1 - Общий вид летательного аппарата с комбинированной лопастью на 1 листе формата А4;
Фиг. 2 - Схема лопасти и газораспределения в азимуте 90 и 270 градусов на 1 листе формата А4;
Фиг. 3 - Схема газораспределения в лопастях в азимуте 45 и 255 градусов на 1 листе формата А4;
Фиг. 4 - Схема газораспределения в лопастях в азимуте 0 и 180 градусов на 1 листе формата А4;
Фиг. 5 - Схема газораспределения в лопастях в азимуте 45 и 255 градусов на 1 листе формата А4;
Фиг. 6 - Схема газораспределения в лопастях при неподвижном роторе с лопастями, расположенными по направлению полета на 1 листе формата А4.List of drawings
FIG. 1 - General view of the aircraft with a combined blade on 1 sheet of A4 format;
FIG. 2 - Scheme of the blade and gas distribution in the azimuth of 90 and 270 degrees on 1 sheet of A4 format;
FIG. 3 - The gas distribution pattern in the blades in azimuth of 45 and 255 degrees on 1 sheet of A4 format;
FIG. 4 - The gas distribution diagram in the blades in azimuth of 0 and 180 degrees on 1 sheet of A4 format;
FIG. 5 - The gas distribution diagram in the blades in azimuth of 45 and 255 degrees on 1 sheet of A4 format;
FIG. 6 - The gas distribution pattern in the blades with a stationary rotor with blades located in the direction of flight on 1 sheet of A4 format.
Фиг. 7 - Схема изменения вектора тяги относительно продольной оси летательного аппарата при неподвижном роторе на 1 листе формата А4. FIG. 7 - Diagram of changes in thrust vector relative to the longitudinal axis of the aircraft with a stationary rotor on 1 sheet of A4 format.
Фиг. 8 - Схема изменения направления истечения горячих газов относительно продольной оси на 1 листе формата А4. FIG. 8 - Scheme of changing the direction of the outflow of hot gases relative to the longitudinal axis on 1 sheet of A4 format.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Несущий ротор летательного аппарата выполнен, например, в виде полого двухлопастного винта. На оси 1 ротора летательного аппарата размещены два (по числу лопастей ротора) воздушно- реактивных двигателя 2 и 3 с противоположным направлением входа холодного воздуха и истечения горячего газа. Подача топлива к двигателям 2 и 3 осуществляется через ось 1 ротора, а циклическое изменение углов установки лопастей 4 - через втулку 5 несущего винта. Для уменьшения аэродинамического сопротивления двигатели 2 и 3 вместе с втулкой 5 несущего винта закрыты обтекателем 6. Фюзеляж 7 летательного аппарата выполнен с плавными обводами, снижающими лобовое сопротивление на крейсерских и максимальных скоростях. Шасси 8 выполнено убирающимся. Для создания подъемной силы при больших скоростях полета летательный аппарат имеет крылья 9 (Фиг. 1). На задних кромках концевых частей лопастей 4 размещены реактивные задние сопла 10, обеспечивающие истечение струй газов в направлении, перпендикулярном продольной оси лопасти 4 (Фиг. 2). На торце каждой лопасти 4 встроено осевое сопло 11, ось которого параллельна продольной оси лопасти 4, и обеспечивающее истечение струй горячих газов в направлении, параллельном продольной оси лопасти 4. На передних кромках концевых частей лопастей 4 размещены воздухозаборники 12, обеспечивающие отбор воздуха с передней кромки лопасти 4 для последующей подачи его к камере сгорания двигателей 2 или 3. Для разделения потоков горячего и холодного воздуха во внутренней полости 13 лопасти 4 размещена удлинительная труба 14, внутренняя полость 15 которой соединяет реактивные задние сопла 10 и осевое сопло 11 с выходными устройствами воздушно-реактивных двигателей 2 или 3. Удлинительная труба 14 выполнена из теплопроводного материала и размещена во внутренней полости 13 лопасти 4 таким образом, чтобы обеспечить наилучшее охлаждение встречным потоком воздуха, поступающим в лопасть через воздухозаборники 12 к двигателям 2 или 3. Для распределения потока горячего воздуха между задними соплами 10 и осевым соплом 11 в полости 15 удлинительной трубы 14 размещена створка 16 газораспределителя с возможностью поворота вокруг оси 17 по командам системы управления (на схеме не показана). Форма створки 16 внешнего распределителя выполнена такой, что в двух крайних положениях обеспечивает направление всего потока горячего воздуха, движущегося от камеры сгорания двигателя 2 или 3, либо к задним соплам 10, либо к осевому соплу 11. Для соединения полостей 13 и 15 в режиме горизонтального полета с неподвижным ротором, в удлинительной трубе 14 выполнена створка 18 клапана с возможностью поворота вокруг оси 19 по командам системы управления. Форма створки 18 клапана выполнена такой, что обеспечивает герметичное разделение внутренней полости 13 лопасти 4 и полости 15 удлинительной трубы 14 в одном положении и их соединение в другом крайнем положении.Information confirming the possibility of carrying out the invention
The rotor of the aircraft is made, for example, in the form of a hollow two-blade propeller. On the
Для регулирования направления истечения горячих газов из осевого сопла 11 относительно продольной лопасти комбинированная лопасть 4 летательного аппарата может оснащаться насадкой 20, размещенной на концевой части лопасти 4. Насадка 20 соединяется с осевым соплом 11. В насадке 20, имеющей внешний профиль, соответствующий профилю лопасти 4, имеются верхние отклоняющие створки 21, нижние отклоняющие створки 22 и осевые отклоняющие створки 23 (Фиг. 8). Верхние отклоняющие створки 21 могут поворачиваться вокруг верхней оси 24 и предназначены для отклонения струи горячих газов (прошедших через осевое сопло 11) вверх относительно плоскости вращения лопасти 4. Нижние отклоняющие створки 22 могут поворачиваться вокруг нижней оси 25 и предназначены для отклонения струи горячих газов вверх относительно плоскости вращения лопасти 4. Осевые отклоняющие створки 23 могут поворачиваться вокруг вертикальных осей 26 и предназначены для отклонения струи горячих газов относительно продольной оси лопасти 4 в плоскости ее вращения. Управление отклоняющими створками 21, 22 и 23 осуществляется системой автоматического управления в зависимости от требуемых условий работы лопасти. В исходном положении верхние 21 нижние 22 отклоняющие створки закрыты, а осевые отклоняющие заслонки 23 установлены параллельно продольной оси лопасти 4, обеспечивая истечение горячих газов из осевого сопла 11 только параллельно продольной оси лопасти 4. To regulate the direction of flow of hot gases from the
Для вертикального взлета створки 16 газораспределителей в удлинительных трубах 14 лопастей 4 устанавливают в положение, при котором полость 15 удлинительной трубы соединена с задними соплами 10 на концевых частях лопастей 4. Створка 18 клапана устанавливается в положение, при котором полость 15 удлинительной трубы 14 изолируется от полостей 13 лопасти 4 для холодного воздуха. Затем производится запуск двигателей. Холодный воздух через воздухозаборники 12 на концевых частях лопастей 4 по внутренней полости 13 поступает к камерам сгорания двигателя 2 и 3, а горячие газы, выходящие из камер сгорания, по удлинительной трубе 14 к задним соплам 10. Благодаря противотоку холодного и горячего воздуха по изолированным друг от друга полостям 13 и 15 происходит рекуперативный теплообмен через стенки удлинительной трубы 14. Таким образом, холодный воздух подогревается перед поступлением в камеру сгорания, увеличивается его давление. Большая длина лопастей 4 и отсутствие поворотов потока воздуха обеспечивает эффективный теплообмен с небольшими гидравлическими потерями. For vertical take-off, the
При работающих воздушно-реактивных двигателях 2 и 3 крутящий момент создается в результате всасывания воздуха через воздухозаборники 12 на передних кромках и истечения горячих газов из реактивных задних сопел 10 на задних кромках лопасти 4 ротора, т.е. за счет перепада давлений воздуха на передней и задней кромках лопасти 4. Вращающийся ротор в любом азимутальном положении лопастей 4 создает подъемную силу для вертикального взлета, зависания и посадки. Скорость вращения ротора регулируется количеством горячего газа, поступающего от двигателей 2 и 3. When the
Для горизонтального полета с использованием реактивной составляющей горячих газов система автоматического управления осуществляет регулирование количества горючей смеси в воздушно-реактивных двигателях 2 и 3, количества горячего газа, истекающего через задние 10 и осевые сопла 11 в зависимости от азимутального положения лопасти 4, горизонтальной скорости полета и других условий. Для уменьшения лобового сопротивления при горизонтальном полете шасси 8 убирается в фюзеляж 7 после набора заданной высоты и скорости полета. Затем при вращении ротора, например, против часовой стрелки системой автоматического управления осуществляется регулировка газораспределения в зависимости от азимутального положения лопасти 4. Так в лопасти 4, находящейся в азимутальном положении 0 градусов (Фиг. 4), створка 16 находится в положении, при котором горячие газы вытекают только через осевое сопло 11, создавая реактивную тягу в направлении полета, а заднее сопло 10 закрыто. В противоположной лопасти 4, находящейся в азимутальном положении 180 градусов, створка 16 находится в положении, при котором горячие газы вытекают только через заднее сопло 10, создавая крутящий момент, а осевое сопло 11 закрыто. Таким образом в данном положении к ротору приложены крутящий момент для вращения лопасти и реактивное усилие в направлении полета, передаваемое через ось 1 фюзеляжу 7 для движения летательного аппарата в плоскости вращения ротора. For a horizontal flight using the reactive component of hot gases, the automatic control system controls the amount of combustible mixture in the
Воздух, поступающий в воздухозаборник 12 на передней кромке вращающейся лопасти 4 во всех ее азимутальных положениях, проходит по внутренней полости 13, обеспечивая охлаждение удлинительной трубы 14, и одновременно подогревается перед поступлением в камеры сгорания воздушно-реактивных двигателей 2 и 3. Подогрев воздуха перед поступлением в камеру сгорания улучшает условия горения и повышает КПД двигателей 2 и 3. The air entering the
При повороте лопасти 4 из азимутального положения 0 градусов до азимутального положения 90 градусов система автоматического управления осуществляет поворот створки 16 вокруг оси 17 от положения, при котором все горячие газы вытекают через осевое сопло 11, создавая реактивную тягу вдоль лопасти, до положения (в азимуте 90 градусов), при котором все горячие газы вытекают через заднее сопло 10, создавая крутящий момент. В результате уменьшения количества горячего газа, вытекающего из осевого сопла 11, реактивная тяга вдоль данной лопасти 4 будет уменьшаться, а крутящий момент будет увеличиваться за счет увеличения количества горячего газа, вытекающего через заднее сопло 10. Реактивная тяга вдоль данной лопасти 4 передается через ось 1 фюзеляжу 7 и способствует горизонтальному перемещению летательного аппарата вперед. When the
При повороте лопасти 4 из азимутального положения 90 градусов до азимутального положения 270 градусов система автоматического управления сохраняет положение створки 16, при котором все горячие газы вытекают через заднее сопло 10, а осевое сопло 11 закрыто. Таким образом в азимуте от 90 до 270 градусов горячие газы, вытекающие через заднее сопло 10, создают только крутящий момент. В результате реактивная тяга вдоль данной лопасти 4 в азимуте от 90 до 270 градусов будет отсутствовать, а крутящий момент будет способствовать вращению ротора и его величина будет зависеть от количества горячего газа, поступающего от воздушно- реактивного двигателя 2 к заднему соплу 10. When the
При повороте лопасти 4 из азимутального положения 270 градусов до азимутального положения 0 градусов система автоматического управления осуществляет поворот створки 16 вокруг оси 17 от положения, при котором все горячие газы вытекают через заднее сопло 10, создавая крутящий момент, до положения (в азимуте 0 градусов), при котором все горячие газы вытекают через осевое сопло 11. В результате уменьшения количества горячего газа, вытекающего из заднего сопла 10, крутящий момент, приложенный к данной лопасти, 4 будет уменьшаться, а реактивная тяга вдоль лопасти 4 будет увеличиваться за счет увеличения количества горячего газа, вытекающего через осевое сопло 11. Реактивная тяга вдоль данной лопасти 4 передается через ось 1 фюзеляжу 7 и способствует горизонтальному перемещению летательного аппарата вперед. When the
Таким образом при непрерывном вращении лопасти горячие газы воздушно-реактивных двигателей 2 и 3 не только создают крутящий момент на несущем роторе летательного аппарата, но и создают реактивное усилие в направлении продольной оси фюзеляжа 7. Максимальная величина реактивной тяги совпадает с направлением продольной оси фюзеляжа 7. Так как вектор реактивной тяги, передаваемой лопастями 4 на фюзеляж 7, постоянно меняет свою величину и направление в азимуте от 90 до 270 градусов, то рыскание летательного аппарата по курсу может предотвращаться системой автоматического управления, например соответствующим поворотом вертикальных стабилизаторов летательного аппарата (на схеме не показаны). Направление максимального вектора реактивной тяги от лопастей 4 относительно продольной оси фюзеляжа может изменяться путем изменения момента времени открытия и закрытия створок 16 газораспределительного механизма лопасти 4. Для поворота максимального вектора реактивной тяги от продольной оси летательного аппарата против часовой стрелки во время полета с вращающимся ротором система автоматического управления осуществляет вышеописанные повороты створки 16 вокруг оси 17 с опережением по фазе на требуемый угол. А для поворота максимального вектора реактивной тяги от продольной оси летательного аппарата по часовой стрелке во время полета с вращающимся ротором система автоматического управления осуществляет вышеописанные повороты створки 16 вокруг оси 17 с отставанием по фазе на тот же угол. Так как угол запаздывания может устанавливаться в пределах от 0 до 360 градусов, то регулирование направления вектора тяги относительно продольной оси летательного аппарата может обеспечиваться в тех же пределах. На изменение угла запаздывания требуется время, сопоставимое со временем одного полного оборота лопасти, следовательно, изменение направления вектора реактивной тяги может осуществляться за такое же короткое время. Указанные диапазон и время регулирования направления и величины вектора реактивной тяги обеспечивают повышение маневренности летательного аппарата, т.к. реактивная тяга не зависит от переходных процессов, связанных с перестройкой воздушного потока возле винта при энергичном маневрировании. Thus, with the continuous rotation of the blade, the hot gases of the
По мере увеличения скорости горизонтального полета подъемная сила, создаваемая крыльями 9, увеличивается, поэтому от ротора летательного аппарата требуется увеличивать усилие, приложенное к фюзеляжу, в направлении полета, а подъемная сила, создаваемая ротором, может быть уменьшена. В соответствии с этим по мере увеличения скорости горизонтального полета система автоматического управления уменьшает количество горячих газов, отходящих от воздушно-реактивного двигателей 2 и 3 к задним соплам 10 лопастей 4, находящихся в азимутальном положении от 90 до 270 градусов, и одновременно увеличивает количество горячих газов, поступающих к осевым соплам 11 лопастей 4, находящихся в азимутальном положении от 270 до 90 градусов. Практически это обеспечивается периодическим изменением количества топлива, сжигаемого в воздушно-реактивных двигателях 2 и 3. As the horizontal flight speed increases, the lifting force created by the
Т. е. уменьшают количество топлива, сжигаемого в воздушно- реактивном двигателе 2 или 3 в период, когда они подают горячие газы в лопасть 4, находящуюся в азимуте от 90 до 270 градусов, и одновременно увеличивают количество топлива, сжигаемого в воздушно-реактивном двигателе 2 или 3 в период, когда они подают горячие газы в лопасть 4, пока она находится в азимуте от 270 до 90 градусов (Фиг. 3). При вышеописанном регулировании количества горячих газов, истекающих через задние сопла 10 и осевые сопла 11, крутящий момент на роторе, частота его вращения и подъемная сила уменьшатся, а реактивная тяга в направлении полета, передаваемая от лопастей 4 фюзеляжу 7 через ось 1, увеличится. Уменьшение частоты вращения лопастей 4 приводит к уменьшению их лобового сопротивления в горизонтальном полете. That is, they reduce the amount of fuel burned in a
Аварийный выход из строя одного из воздушно-реактивных двигателей (например, двигателя 2) сохраняет несущую способность ротора летательного аппарата, так как соответствующее уменьшение крутящего момента на лопастях 4 может быть компенсировано увеличением количества сжигаемого топлива в оставшемся работоспособным двигателе (в данном случае - в двигателе 3). An emergency failure of one of the jet engines (for example, engine 2) retains the bearing capacity of the aircraft rotor, since a corresponding decrease in the torque on the
При необходимости полета с более высокими скоростями, когда даже медленно вращающийся ротор создает недопустимо большое лобовое сопротивление, створки 16 газораспределителей в лопастях 4 устанавливают в положение, при котором полость 15 удлинительной трубы 14 соединена с осевыми соплами 11 на концевых частях лопастей, а створки 18 клапанов - в положение, при котором полость 15 удлинительной трубы 14 соединяется с полостью 13 для холодного воздуха. При этом крутящий момент, создаваемый двигателями 2 и 3, уменьшается, так как горячие газы не истекают из задних сопел 10. Подъемная сила создается от воздействия встречного воздушного потока на крылья 9 летательного аппарата, профиль и размеры которых выбраны для высоких скоростей полета. Под действием лобового сопротивления воздуха, действующего на лопасти 4, и при отсутствии крутящего момента вращение ротора замедляется. Затем включается тормозное устройство (на схеме не показано), обеспечивающее плавное торможение и остановку ротора. После остановки ротора осуществляется его фиксирование относительно фюзеляжа 7 в требуемом направлении вектора тяги (Фиг. 6). Двигатель 2, из которого горячие газы истекают по направлению движения, выключают. А створка 18 клапана задней по ходу лопасти 4 (находящейся в азимуте 0 градусов) переводится в положение, при котором внутренняя полость 13 лопасти 4 отделена от внутренней полости 15 удлинительной трубы 14. If it is necessary to fly at higher speeds, when even a slowly rotating rotor creates an unacceptably large drag, the
Благодаря продолжающемуся по инерции горизонтальному движению летательного аппарата встречный поток холодного воздуха поступает в осевое сопло 11 по внутренним полостям 15 и 13 передней (по ходу движения) лопасти 4 подается к камере сгорания работающего двигателя 2. Горячие газы, выходящие из камеры сгорания воздушно-реактивного двигателя 2, по удлинительной трубе 14 поступают к осевому соплу 11 и создают реактивное тяговое усилие, направленное вдоль оси задней (по ходу движения) лопасти 4, передаваемое фюзеляжу 7 через ось 1. Таким образом летательный аппарат продолжает горизонтальный полет за счет реактивной силы горячих газов при минимальном лобовом сопротивлении лопастей 4 ротора, установленных по направлению полета и имеющих минимальную площадь лобового сопротивления. Лопасти 4 ротора также служат в качестве входного и выходного устройств воздушно-реактивного двигателя 2. Due to the horizontal aircraft moving by inertia, the oncoming cold air stream enters the
В режиме полета с неподвижным ротором, для непосредственного управления боковой силой в нужном направлении без изменения углового положения летательного аппарата система автоматического управления осуществляет поворот лопастей 4 относительно продольной оси фюзеляжа 7 на заданный угол и затем фиксирует их в новом положении (Фиг. 7). При этом происходит отклонение вектора тяги относительно продольной оси фюзеляжа 7 на тот же угол. Так как время поворота лопасти 4 невелико, то это позволяет сразу изменить траекторию полета в нужном направлении без изменения углового положения летательного аппарата, что также увеличивает его маневренность. In flight mode with a fixed rotor, for direct control of lateral force in the desired direction without changing the angular position of the aircraft, the automatic control system rotates the
В случае аварийного выхода из строя воздушно-реактивного двигателя 2 на этапе полета с неподвижным ротором осуществляется поворот лопастей 4 ротора на 180 градусов, их фиксация и включение воздушно-реактивного двигателя 3 с соответствующим изменением положения створок 16 и створок клапана 18. Так как полет с неподвижным ротором осуществляется с достаточным запасом высоты и скорости, то за время поворота ротора для смены вышедшего из строя двигателя 2 или 3 аварии летательного аппарата не происходит. In the event of an emergency failure of the
Для перехода из режима высокоскоростного горизонтального полета в вертолетный режим (при вращающемся несущем роторе) сначала снижается скорость горизонтального полета, а затем ось 1 ротора растормаживается и начинает вращаться в режиме авторотации под действием встречного воздушного потока. Створки 16 газораспределителей в удлинительных трубах 14 лопастей 4 переводятся в положение, при котором полость 15 удлинительной трубы 14 соединена с реактивными задними соплами 10 на концевых частях лопастей 4, а створки 18 клапана - в положение, при котором полость 15 удлинительной трубы 14 отделена от полости 13 для холодного воздуха (Фиг. 3). Холодный воздух, поступающий под давлением от воздухозаборников 12, используется для запуска двигателя 2 (временно отключенного в режиме высокоскоростного горизонтального полета). Далее управление лопастью осуществляется как для горизонтального полета с вращающимся ротором (см. выше). To switch from the high-speed horizontal flight mode to the helicopter mode (with a rotating bearing rotor), the horizontal flight speed is first reduced, and then the
При отказе всех двигателей и для кратковременного создания дополнительной подъемной силы без использования двигателей 2 и 3 створки 16 газораспределителей в удлинительных трубах 14 лопастей 4 переводятся в положение, в котором полость 15 удлинительной трубы 14 соединена с реактивными соплами 10 на концевых частях лопастей 4, а створки клапана 18 - в положение, при котором полость 15 удлинительной трубы 14 разделена от полости 13 для холодного воздуха. Затем сжатый воздух, например из пневмо-аккумулятора, через каналы в оси 1 ротора подается в удлинительные трубы 14 лопастей 4 и далее выходит через реактивные сопла 10. In the event of failure of all engines and for short-term creation of additional lifting force without using
Комбинированная лопасть несущего ротора летательного аппарата может быть оснащена насадкой 20 для регулирования частоты вращения лопасти 4. Так, например, для торможения вращающихся лопастей осевые отклоняющие створки 23 поворачивают в положение, при котором горячие газы истекают из осевого сопла 11 под углом к продольной оси лопасти 4 в направлении вращения (Фиг. 8). При этом горячие газы, вытекающие из осевого сопла 11 навстречу вращению, создают реактивный момент, направленный в сторону, противоположную вращению лопастей 4, и вращение ротора замедляется. Так как тормозное усилие приложено к лопасти 4 на периферии, то уменьшается изгибающий момент от сил инерции вращающейся лопасти в сравнении с тормозными устройствами, размещаемыми на оси 1. Это позволяет увеличивать тормозной момент и быстрее тормозить лопасти 4 при меньшем риске их поломки. The combined blade of the carrier rotor of the aircraft can be equipped with a
Для создания реакции реактивной силы, приложенной к концевой части лопасти 4 вверх от ее плоскости вращения, система автоматического управления поворачивает нижнюю отклоняющую створку 22 и часть горячих газов будет истекать вниз от плоскости вращения лопасти 4. При этом создается реакция, приложенная к концевой части лопасти 4 и направленная вверх от плоскости ее вращения. To create a reaction of a reactive force applied to the end part of the
Для создания реакции реактивной силы, приложенной к концевой части лопасти 4 вниз от ее плоскости вращения, система автоматического управления поворачивает верхнюю отклоняющую створку 21 и часть горячих газов будет истекать вверх от плоскости вращения лопасти 4. При этом создается реакция, приложенная к концевой части лопасти 4 и направленная вниз от плоскости ее вращения. Таким образом изменяется скорость и амплитуда маховых движений лопасти 4. А это в свою очередь влияет на величину нагрузок, действующих на лопасть 4. To create a reaction of a reactive force applied to the end part of the
Комплексное управление положением отклоняющих створок 20, 22 и 24 и количества горячих газов, истекающих через заднее сопло 10 и осевое сопло 11, позволяет в любом азимутальном положении лопасти 4 создавать усилие (например, для гашения тряски лопастей), приложенное к ее концевой части требуемой величины и направления. Integrated control of the position of the deflecting flaps 20, 22 and 24 and the amount of hot gases flowing out through the
Список литературы:
1. Аэродинамическая компоновка и характеристики летательных аппаратов. - М. Машиностроение, 1991. - 256 с., ил.List of references:
1. Aerodynamic layout and characteristics of aircraft. - M. Mechanical Engineering, 1991. - 256 p., Ill.
2. Бауэрс П. Летательные аппараты нетрадиционных схем. - М.: Мир, 1991. - 320 с., ил. 2. Bowers P. Aircraft unconventional schemes. - M.: Mir, 1991 .-- 320 p., Ill.
3. Изобретение по заявке ФРГ N 1456071, 1968, В 64 С 27/18. 3. The invention according to the application of Germany N 1456071, 1968, 64 C 27/18.
Claims (3)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98113534A RU2149799C1 (en) | 1998-07-08 | 1998-07-08 | Combination blade of flying vehicle main rotor and method of flight of flying vehicle |
PCT/RU1999/000180 WO2000002776A1 (en) | 1998-07-08 | 1999-05-31 | Combined blade for the rotor of an aircraft and aircraft flying method |
AU45368/99A AU4536899A (en) | 1998-07-08 | 1999-05-31 | Combined blade for the rotor of an aircraft and aircraft flying method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98113534A RU2149799C1 (en) | 1998-07-08 | 1998-07-08 | Combination blade of flying vehicle main rotor and method of flight of flying vehicle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU98113534A RU98113534A (en) | 2000-04-20 |
RU2149799C1 true RU2149799C1 (en) | 2000-05-27 |
Family
ID=20208443
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98113534A RU2149799C1 (en) | 1998-07-08 | 1998-07-08 | Combination blade of flying vehicle main rotor and method of flight of flying vehicle |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU4536899A (en) |
RU (1) | RU2149799C1 (en) |
WO (1) | WO2000002776A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009011609A1 (en) * | 2007-07-18 | 2009-01-22 | Grechishnikov Vladimir Dmitrie | Idling rotor |
WO2011015891A1 (en) * | 2009-08-04 | 2011-02-10 | Ferenc Apolczer | Method for constructing rotor blade with upraised boundary layer and rotor blade |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101934860A (en) * | 2009-06-30 | 2011-01-05 | 余志刚 | Helicopter using centrifugal rotor engine |
US11001378B2 (en) | 2016-08-08 | 2021-05-11 | Jetoptera, Inc. | Configuration for vertical take-off and landing system for aerial vehicles |
WO2017065858A2 (en) | 2015-09-02 | 2017-04-20 | Jetoptera, Inc. | Ejector and airfoil configurations |
US10464668B2 (en) | 2015-09-02 | 2019-11-05 | Jetoptera, Inc. | Configuration for vertical take-off and landing system for aerial vehicles |
JP7155174B2 (en) | 2017-06-27 | 2022-10-18 | ジェトプテラ、インコーポレイテッド | Aircraft vertical take-off and landing system configuration |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB982056A (en) * | 1964-01-22 | 1965-02-03 | Rolls Royce | Rotor member e.g. for a rotary wing aircraft |
GB1003740A (en) * | 1964-06-08 | 1965-09-08 | Rolls Royce | Helicopter rotor |
US3865508A (en) * | 1972-10-19 | 1975-02-11 | Nagler Aircraft Corp | Ramjet powered rotor blade |
RU2107643C1 (en) * | 1992-03-30 | 1998-03-27 | Михаил Константинович Белицкий | Method of creation of reactive force for rotation of helicopter jet-driven rotor and helicopter power unit of main rotor jet-drive for realization of this method |
-
1998
- 1998-07-08 RU RU98113534A patent/RU2149799C1/en active
-
1999
- 1999-05-31 AU AU45368/99A patent/AU4536899A/en not_active Abandoned
- 1999-05-31 WO PCT/RU1999/000180 patent/WO2000002776A1/en active Application Filing
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009011609A1 (en) * | 2007-07-18 | 2009-01-22 | Grechishnikov Vladimir Dmitrie | Idling rotor |
WO2011015891A1 (en) * | 2009-08-04 | 2011-02-10 | Ferenc Apolczer | Method for constructing rotor blade with upraised boundary layer and rotor blade |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2000002776A1 (en) | 2000-01-20 |
AU4536899A (en) | 2000-02-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4711415A (en) | X-wing helicopter-scout attack configuration | |
US4022405A (en) | Fan lift-cruise v/stol aircraft | |
US3972490A (en) | Trifan powered VSTOL aircraft | |
US7837141B2 (en) | Reaction drive rotor/wing variable area nozzle | |
US3957226A (en) | Helicopter yaw and propulsion mechanism | |
US4828203A (en) | Vertical/short take-off and landing aircraft | |
US4000854A (en) | Thrust vectorable exhaust nozzle | |
US9409643B2 (en) | Helicopter with cross-flow fan | |
US7918415B2 (en) | Convertible aircraft operating method | |
AU2003246915B2 (en) | Ducted air power plant | |
US7611090B2 (en) | Reaction-drive rotorcraft having an adjustable blade jet | |
US7997538B2 (en) | Aerodynamic fan control effector | |
EP0409911A1 (en) | Vtol aircraft | |
US5149012A (en) | Turbocraft | |
US4358074A (en) | Propulsion system for V/STOL aircraft | |
WO2006113877A2 (en) | Hybrid jet/electric vtol aircraft | |
WO2018148851A1 (en) | Cruise efficient vertical and short take-off and landing aircraft | |
US20220266979A1 (en) | Wing assembly for an aircraft | |
US6568635B2 (en) | Apparatus and method for flight control of an aircraft | |
US10464667B2 (en) | Oblique rotor-wing aircraft | |
RU2149799C1 (en) | Combination blade of flying vehicle main rotor and method of flight of flying vehicle | |
RU2371352C1 (en) | Variable-thrust vector aircraft | |
US3464650A (en) | Aircraft with flapped rotor/wing | |
WO2022050928A1 (en) | Wing for a vertical takeoff and landing aircraft, and aircraft having such a wing | |
US4610410A (en) | Compound helicopter and powerplant therefor |