RU2162809C2 - Vertical take-off and landing aircraft - Google Patents
Vertical take-off and landing aircraft Download PDFInfo
- Publication number
- RU2162809C2 RU2162809C2 RU99108865/28A RU99108865A RU2162809C2 RU 2162809 C2 RU2162809 C2 RU 2162809C2 RU 99108865/28 A RU99108865/28 A RU 99108865/28A RU 99108865 A RU99108865 A RU 99108865A RU 2162809 C2 RU2162809 C2 RU 2162809C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- wing
- center
- control system
- rotary engine
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C29/00—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft
- B64C29/0008—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis horizontal when grounded
- B64C29/0041—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis horizontal when grounded the lift during taking-off being created by jet motors
- B64C29/0058—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis horizontal when grounded the lift during taking-off being created by jet motors with vertical jet
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Toys (AREA)
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области авиастроения, а более конкретно к конструкциям летательных аппаратов тяжелее воздуха с газотурбинными двигателями (ГТД), предназначенных для вертикального взлета и посадки. The invention relates to the field of aircraft construction, and more particularly to the construction of aircraft heavier than air with gas turbine engines (GTE), designed for vertical take-off and landing.
Известны различные конструкции летательных аппаратов вертикального взлета и посадки. There are various designs of aircraft vertical takeoff and landing.
Известен, например, самолет вертикального взлета и посадки "МИРАЖ-БАЛЬЗАК", фирмы "ДАССО", Франция (см. кн. Э. Цихош, "Сверхзвуковые самолеты", М., "Мир", 1983, с. 113....114, 315...316, рис. 1.54, 1.55, 2.113), содержащий фюзеляж балочной схемы, шасси, треугольное крыло, киль с рулем направления, силовую установку (СУ), включающую 8 подъемных ГТД, установленных в фюзеляже вертикально соплами вниз группами по 4 двигателя симметрично относительно центра тяжести самолета, и маршевый ГТД, установленный в хвостовой части фюзеляжа в горизонтальном положении, и систему управления самолетом: в горизонтальном полете - элевонами и рулем направления; в вертикальном полете - 10 соплами, размещенными на носовой и хвостовой части фюзеляжа и консолях крыла, соединенными специальными трубопроводами через управляемые клапаны с компрессорами подъемных ГТД. For example, the MIRAGE-BALZAK vertical take-off and landing aircraft, of the DASSO company, France (see Prince E. Tsikhosh, Supersonic Aircraft, M., Mir, 1983, p. 113 ...) is known. .114, 315 ... 316, Fig. 1.54, 1.55, 2.113), containing the fuselage of the beam structure, landing gear, delta wing, keel with rudder, power unit (SU), including 8 lifting gas turbine engines installed vertically in the fuselage with nozzles down in groups of 4 engines symmetrically with respect to the center of gravity of the aircraft, and a marching GTE installed in the rear of the fuselage in a horizontal position, and a control system Niya aircraft: in level flight - elevons and rudder; in vertical flight - 10 nozzles located on the nose and tail of the fuselage and wing consoles, connected by special pipelines through controlled valves to compressors for lifting gas turbine engines.
Увеличение количества подъемных ГТД значительно снижает надежность СУ, а следовательно, и безопасность использования самолета, о чем свидетельствует факт разрушения всех экспериментальных самолетов с СУ подобной схемы в процессе испытаний. Дело в том, что значительное удаление подъемных ГТД от центра тяжести даже при частичном изменении силы тяги одного из них приводит к возникновению опрокидывающего момента, который не может быть парирован системой управления, в результате чего самолет теряет устойчивость и опрокидывается. К такому же эффекту будет приводить и отказ любого элемента сопловой системы управления, т.к. сопла для управления по тангажу и крену могут создавать момент только одного направления (они жестко закреплены и истечение сжатого воздуха возможно только вниз). Кроме того, наличие большого количества подъемных ГТД требует значительного увеличения объема фюзеляжа самолета, дополнительных механизмов для привода жалюзи, закрывающих воздухозаборники и сопла подъемных ГТД, все это в конечном счете ведет к существенному увеличению веса самолета и снижению его весовой эффективности. An increase in the number of lift GTEs significantly reduces the reliability of the SU, and therefore the safety of using the aircraft, as evidenced by the destruction of all experimental aircraft with SU of a similar design during testing. The fact is that a significant removal of lifting gas-turbine engines from the center of gravity even with a partial change in the traction force of one of them leads to a tipping moment that cannot be countered by the control system, as a result of which the aircraft loses stability and capsizes. The failure of any element of the nozzle control system will lead to the same effect, because pitch and roll nozzles can create a moment in only one direction (they are rigidly fixed and compressed air can only flow down). In addition, the presence of a large number of lifting gas-turbine engines requires a significant increase in the volume of the aircraft fuselage, additional mechanisms for driving shutters that close the air intakes and nozzles of the gas-turbine engines, all this ultimately leads to a significant increase in the weight of the aircraft and a decrease in its weight efficiency.
Известен также самолет вертикального взлета и посадки VJ-101C объединения "EWR-Зюд", ФРГ (см. кн. Э. Цихош, "Сверхзвуковые самолеты", М., "Мир", 1983, с. 111...116, 317...319, рис. 1.54, 1.56, 2.114....2.116), содержащий фюзеляж балочной схемы, шасси, крыло, имеющее две консоли, киль с рулем направления и управляемый стабилизатор, СУ, включающую два подъемных ГТД, установленных за кабиной в фюзеляже вертикально соплами вниз, и четыре подъемно-маршевых ГТД, помещенных в две поворотные гондолы, установленные на концах крыла, и систему управления самолетом: в горизонтальном полете - элероны, управляемый стабилизатор и руль направления; в вертикальном полете - тягой двигателей. Also known is the vertical take-off and landing aircraft VJ-101C of the association "EWR-Süd", Germany (see Prince E. Tsikhosh, "Supersonic planes", M., Mir, 1983, pp. 111 ... 116, 317 ... 319, Fig. 1.54, 1.56, 2.114 .... 2.116), containing the fuselage of the beam structure, landing gear, a wing having two consoles, a keel with a rudder and a controlled stabilizer, SU, including two lifting gas turbine engines installed behind the cab in the fuselage vertically with nozzles downward, and four lift-marching gas turbine engines, placed in two rotary nacelles mounted at the ends of the wing, and the aircraft control system: in horizontal flight - ailerons, controlled stabilizer and rudder; in vertical flight - engine thrust.
По сравнению с самолетом "МИРАЖ-БАЛЬЗАК" VJ-101C обладает целым рядом достоинств:
- на взлете и посадке может быть использована тяга всех двигателей;
- возможно применение форсирования подъемно-маршевых ГТД, что повышает их эффективность;
- использование поворотных гондол упрощает переход в различные фазы полета;
- управление на режимах вертикального взлета, висения и посадки производится путем дифференциального изменения тяги отдельных групп двигателей;
- поворот гондол дает возможность осуществить короткий взлет и посадку.Compared with the MIRAGE-BALZAK aircraft, the VJ-101C has a number of advantages:
- at takeoff and landing, the thrust of all engines can be used;
- it is possible to use forcing lifting and marching gas turbine engines, which increases their effectiveness;
- the use of rotary nacelles simplifies the transition to various phases of flight;
- control on the modes of vertical take-off, hovering and landing is carried out by differential changes in the thrust of individual groups of engines;
- the turn of the gondolas makes it possible to carry out a short take-off and landing.
Однако применение большого количества двигателей, расположенных на значительном расстоянии от центра тяжести самолета при отказе любого двигателя или системы управления ими, приведет к появлению опрокидывающего момента, который не всегда может быть парирован системой управления и в этом случае самолет будет опрокидываться. То что из 2-х экспериментальных образцов один потерпел катастрофу, а программа создания этого самолета закрыта, говорит о недостаточной безопасности самолета этой схемы. However, the use of a large number of engines located at a considerable distance from the center of gravity of the aircraft in case of failure of any engine or their control system will lead to the appearance of a tilting moment, which cannot always be countered by the control system, in which case the aircraft will capsize. The fact that one of the 2 experimental samples crashed, and the program for creating this aircraft is closed, indicates the insufficient safety of the aircraft of this scheme.
Наиболее близкой к заявляемой конструкции самолета вертикального взлета и посадки по технической сущности и достигаемому результату от ее использования является конструкция самолета вертикального взлета и посадки V-22 "Оспри" (см. П. Бауэрс, Летательные аппараты нетрадиционных схем, Москва, Мир, 1991, стр. 229, 230, рис. 11.21), содержащего фюзеляж с гондолой, шасси, крыло с двумя консолями и центропланом, в передней части которого закреплена гондола, оперение, включающее два киля и стабилизатор, силовую установку, включающую два подъемно-маршевых двигателя, установленных в поворотных двигательных гондолах на концах крыла вместе с двумя (соединенными с ними трансмиссиями) воздушными винтами с возможностью их поворота в вертикальной плоскости на 98 градусов и с поперечными валами, обеспечивающими при необходимости привод обоих винтов от одного двигателя, систему управления, включающую органы управления; элероны крыла, руль высоты, установленный на стабилизаторе, и рули направления, размещенные на килях, а также систему управления для вертикального полета и висения. В данной системе кроме обычного набора рулей имеются "автоматы перекоса" (с автономным управлением перекосом) воздушных винтов изменяемого шара, что позволяет наклонять вектор тяги в любую сторону при фиксированном положении двигателя. То есть система управления данного самолета позволяет обеспечить управления полетом самолета, во-первых, путем изменения тяги отдельных воздушных винтов за счет изменения шага каждого винта и, во-вторых, путем обеспечения необходимого наклона осей винтов с помощью "автомата перекоса". The closest to the claimed design of the vertical take-off and landing aircraft in technical essence and the achieved result from its use is the design of the vertical take-off and landing aircraft V-22 "Osprey" (see P. Bowers, Aircraft of unconventional designs, Moscow, Mir, 1991, 229, 230, Fig. 11.21), containing the fuselage with a gondola, a landing gear, a wing with two consoles and a center wing, in front of which a gondola is fixed, a plumage, including two keels and a stabilizer, a power plant, including two lifting and marching doors a gatel installed in rotary engine nacelles at the wing ends together with two (connected to them by transmissions) propellers with the possibility of their rotation in the vertical plane by 98 degrees and with transverse shafts, providing, if necessary, the drive of both screws from one engine, a control system including governing bodies; ailerons of the wing, elevator mounted on the stabilizer, and rudders placed on the keels, as well as a control system for vertical flight and hovering. In this system, in addition to the usual set of rudders, there are "swashplate" (with autonomous swash control) propellers of a variable ball, which allows you to tilt the thrust vector in any direction with the engine fixed. That is, the control system of this aircraft allows you to control the flight of the aircraft, firstly, by changing the thrust of individual propellers by changing the pitch of each screw and, secondly, by providing the necessary tilt of the axes of the propellers using a "swashplate".
Такая конструкция самолета хотя и позволяет обеспечивать его вертикальный взлет и посадку, однако сложная конструкция винтов, сложная трансмиссия, сложная система управления на режимах взлета и посадки, а также разнесенное расположение винтов настолько снижают надежность работы всего самолета, что это введет к неминуемой катастрофе при поломке или отказе механизма изменения шага или автомата перекоса любого винта. Although this design of the aircraft makes it possible to ensure its vertical take-off and landing, the complicated design of the propellers, the complicated transmission, the sophisticated control system for the take-off and landing modes, and the spaced apart arrangement of the propellers reduce the reliability of the entire airplane so much that it will lead to an inevitable disaster in case of breakdown or failure of the pitch change mechanism or swashplate of any screw.
Кроме того, данная система обладает малой экономичностью, обусловленной наличием привода каждого винта от собственного двигателя, что в свою очередь исключает возможность перехода в горизонтальном полете на режим работы силовой установки с тяговооруженностью меньше единицы. In addition, this system has low efficiency, due to the presence of each propeller drive from its own engine, which in turn excludes the possibility of switching in horizontal flight to a power plant operating mode with a thrust-weight ratio of less than one.
И, наконец, малая площадь крыла не обеспечивает возможности безопасной посадки в случае полного отказа двигателей в горизонтальном полете, а винты большого диаметра не позволяют обеспечить достижение звуковых и сверхзвуковых скоростей. And, finally, the small wing area does not provide the possibility of a safe landing in the event of a complete engine failure in horizontal flight, and large-diameter propellers do not allow achieving sound and supersonic speeds.
На основании вышеизложенного очевидно, что такая конструкция летательного аппарата хотя и позволяет обеспечивать его полет и висение, однако, в ряде случаев не может исключить создание аварийных ситуаций. Based on the foregoing, it is obvious that such a design of the aircraft, although it can ensure its flight and hovering, however, in some cases cannot exclude the creation of emergency situations.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение безопасности полетов самолетов вертикального взлета и посадки. The problem to which the invention is directed, is to increase the safety of flights of vertical take-off and landing.
Данная задача решается с помощью технического результата от использования заявляемого изобретения, заключающегося в достижении высокой надежности работы самолета как при вертикальном, так и горизонтальном полете с одновременным повышением удобства работы пилота и достижением больших сверхзвуковых скоростей. This problem is solved using the technical result from the use of the claimed invention, which consists in achieving high reliability of the aircraft both in vertical and horizontal flight, while improving the pilot’s convenience and achieving high supersonic speeds.
Указанный результат достигается тем, что известный самолет вертикального взлета и посадки, содержащий фюзеляж с гондолой, шасси, крыло с двумя консолями и центропланом, в передней части которого закреплена гондола, оперение, включающее два киля и стабилизатор, силовую установку, включающую по меньшей мере один подъемно-маршевый двигатель, установленный в поворотной двигательной гондоле, систему управления, включающую органы управления: элероны крыла, руль высоты, установленный на стабилизаторе, и рули направления, размещенные на килях, а также систему управления для вертикального полета и висения, выполнен с двумя хвостовыми балками, закрепленными на верхней поверхности центроплана, поворотная двигательная гондола установлена цапфами в подшипниках, закрепленных на хвостовых балках, в вырезе центроплана над центром тяжести самолета с возможностью качения в плоскости его симметрии, при этом подъемно-маршевый двигатель выполнен газотурбинным, а кили закреплены на хвостовых балках. This result is achieved by the fact that the known vertical take-off and landing aircraft containing a fuselage with a gondola, a landing gear, a wing with two consoles and a center wing, in front of which a gondola is fixed, a tail unit comprising two keels and a stabilizer, a power plant including at least one a marching engine mounted in a rotary engine nacelle, a control system including controls: ailerons of the wing, elevator mounted on a stabilizer, and rudders placed on keels, also the control system for vertical flight and hovering, is made with two tail beams fixed on the upper surface of the center wing, a rotary engine nacelle is mounted with pins in bearings mounted on the tail beams, in the center section of the wing above the center of gravity of the aircraft with the possibility of rolling in the plane of its symmetry, this lift-marching engine is made gas turbine, and the keels are mounted on the tail beams.
Кроме этого, система управления для вертикального полета и висения выполнена реактивной и снабжена трубопроводами подачи сжатого воздуха в сопловые узлы, размещенные на концах крыла и фюзеляжа, при этом каждый сопловой узел кинематически связан соответственно с элероном, рулем высоты или рычагом управления по тангажу и рулем направления. In addition, the control system for vertical flight and hovering is made reactive and equipped with pipelines for supplying compressed air to nozzle assemblies located at the ends of the wing and fuselage, with each nozzle assembly kinematically connected respectively to an aileron, elevator or pitch and rudder control levers .
При размещении в поворотной двигательной гондоле двух и более подъемно-маршевых газотурбинных двигателей компрессоры всех подъемно-маршевых газотурбинных двигателей связаны между собой единым коллектором, который через цапфы соединен с трубопроводами реактивной системы управления для вертикального полета и висения. When two or more lift-marching gas turbine engines are placed in a rotary engine nacelle, the compressors of all lift-march gas-turbine engines are connected to each other by a single collector, which is connected through pipes to the reactive control system pipelines for vertical flight and hovering.
Для повышения эффективности поворотная двигательная гондола выполнена с возможностью качания на угол 95...120 град., расстояние оси качания поворотной двигательной гондолы от центра тяжести самолета составляет от 0,05 до 0,5 средней аэродинамической хорды крыла, а кили наклонены к плоскости симметрии самолета и жестко соединены между собой верхними концами. To increase efficiency, the rotary engine nacelle is made with the possibility of swinging at an angle of 95 ... 120 degrees, the distance of the axis of swing of the rotary engine nacelle from the center of gravity of the aircraft is from 0.05 to 0.5 of the average aerodynamic chord of the wing, and the keels are inclined to the plane of symmetry aircraft and are rigidly interconnected by their upper ends.
В том случае, если в поворотной двигательной гондоле установлено два подъемно-маршевых газотурбинных двигателя или более, то она снабжается эжектором, общим для всех подъемно-маршевых газотурбинных двигателей. In the event that two lift-marching gas turbine engines are installed in the rotary engine nacelle or more, then it is equipped with an ejector common to all lift-march gas-turbine engines.
Введение в конструкцию самолета дополнительных элементов, особое выполнение имеющихся и дополнительных элементов конструкции, а также их особое размещение, в первую очередь размещение оси качания поворотной двигательной гондолы на вертикальной оси самолета над центром его тяжести, позволяет существенно повысить безопасность полетов на самолетах такой схемы с ГТД за счет обеспечения статической устойчивости и управляемости на режимах взлета, висения и посадки, в том числе при отказах элементов силовой установки и системы управления при одновременном обеспечении удобства эксплуатации в самых сложных условиях, а также достигать больших сверхзвуковых скоростей. The introduction of additional elements into the aircraft structure, the special implementation of the existing and additional structural elements, as well as their special placement, primarily the placement of the swing axis of the rotary engine nacelle on the vertical axis of the aircraft above its center of gravity, can significantly increase the safety of flights on aircraft of this type with a gas turbine engine by ensuring static stability and controllability during take-off, hovering and landing modes, including in case of failures of the power plant and control system components At the same time ensuring ease of use in the most difficult conditions, as well as achieving high supersonic speeds.
Заявляемое изобретение пояснено чертежами, на которых:
- на фиг. 1 показан общий вид легкого варианта предлагаемого самолета в плане с показом поворотной двигательной гондолы в положении для взлета/посадки - сплошной линией и в положении для горизонтального полета - штрихпунктирной линией;
- на фиг. 2 показан вид сбоку легкого варианта предлагаемого самолета с изображением поворотной двигательной гондолы в двух взаимно перпендикулярных положениях по аналогии с фиг. 1;
- на фиг. 3 показан вид легкого варианта предлагаемого самолета спереди с изображением поворотной двигательной гондолы в двух взаимно перпендикулярных положениях по аналогии с фиг. 1;
- на фиг. 4 показано поперечное сечение А-А по сопловому узлу управления креном и элерону консоли крыла;
- на фиг. 5 показано поперечное сечение Б-Б по сопловому узлу путевого управления на хвостовой балке и рулю направления;
- на фиг. 6 показано поперечное сечение В-В по сопловому узлу управления тангажом на хвостовой балке и рулю высоты;
- на фиг. 7 показано поперечное сечение Г-Г по сопловому узлу управления тангажом и рычагу управления в носу гондолы;
- на фиг. 8 показан общий вид грузового варианта предлагаемого самолета в плане с показом поворотной двигательной гондолы в положении для взлета/посадки - сплошной линией, а в положении для горизонтального полета - штрихпунктирной линией;
- на фиг. 9 показан вид сбоку грузового варианта предлагаемого самолета с изображением поворотной двигательной гондолы в двух взаимно перпендикулярных положениях по аналогии с фиг. 8;
- на фиг. 10 показан вид грузового варианта предлагаемого самолета спереди с изображением поворотной двигательной гондолы в двух взаимно перпендикулярных положениях по аналогии с фиг. 8.The invention is illustrated by drawings, in which:
- in FIG. 1 shows a general view of a light version of the proposed aircraft in terms of showing the rotary engine nacelle in the position for take-off / landing - a solid line and in the position for horizontal flight - dash-dot line;
- in FIG. 2 shows a side view of a light version of the proposed aircraft with the image of a rotary engine nacelle in two mutually perpendicular positions, similar to FIG. 1;
- in FIG. 3 shows a front view of a light version of the proposed aircraft with an image of a rotary engine nacelle in two mutually perpendicular positions, similar to FIG. 1;
- in FIG. 4 shows a cross-section AA along the nozzle assembly of the roll and the aileron of the wing console;
- in FIG. 5 shows a cross-section BB along the nozzle assembly of the track control on the tail boom and rudder;
- in FIG. 6 shows a cross-section BB in the nozzle pitch control unit on the tail boom and elevator;
- in FIG. 7 shows a cross-section GG on the nozzle pitch control unit and the control lever in the nose of the nacelle;
- in FIG. 8 shows a general view of the cargo version of the proposed aircraft in terms of showing the rotary engine nacelle in the position for take-off / landing - a solid line, and in the position for horizontal flight - dash-dot line;
- in FIG. 9 shows a side view of a cargo variant of the proposed aircraft with the image of a rotary engine nacelle in two mutually perpendicular positions, similar to FIG. 8;
- in FIG. 10 shows a front view of a cargo version of the proposed aircraft with an image of a rotary engine nacelle in two mutually perpendicular positions, similar to FIG. 8.
Предлагаемый самолет вертикального взлета и посадки содержит фюзеляж, имеющий гондолу 1 и две хвостовые балки 2, 3, шасси с носовым колесом 4, основными колесами 5, 6 и хвостовыми опорами 7, 8; крыло, имеющее центроплан 9 и две консоли 10, 11, шарнирно закрепленные на боковых торцах центроплана 9; оперение, включающее два киля 12, 13 и стабилизатор, состоящий из двух половин 14, 15; силовую установку, состоящую из одного или нескольких, например из трех, подъемно-маршевых газотурбинных двигателей 16, закрепленных в поворотной двигательной гондоле 17 параллельно друг другу, и аэродинамическую систему управления для горизонтального полета, включающую органы управления; установленные на консолях крыла 10, 11 элероны 18, 19 и элементы механизации крыла, например закрылки 20, 21, рули высоты 22, 23, установленные на стабилизаторе 14, 15, и рули направления 24, 25, установленные на килях 12, 13, а также реактивную систему управления для вертикального полета и висения, включающую коллектор 26, объединяющий компрессоры подъемно-маршевых газотурбинных двигателей 16 и связанный через цапфы 27, 28 с трубопроводами 29, 30, 31, 32, 33, 34 подачи сжатого воздуха к сопловым узлам 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41. При этом гондола 1 закреплена по оси симметрии самолета в передней части центроплана 9, на верхней поверхности концов которого закреплены две хвостовые балки 2 и 3. The proposed vertical take-off and landing aircraft comprises a fuselage having a nacelle 1 and two
Подъемно-маршевые газотурбинные двигатели 16 (если их больше одного) вплотную друг к другу закреплены в поворотной двигательной гондоле 17 и могут иметь общий воздухозаборник и форсажные камеры (на чертеже не показаны), а на выходе из поворотной двигательной гондолы 17 может быть установлен общий эжектор 42, который позволяет повысить статическую тягу силовой установки и снизить скорость и температуру истекающих на двигателей газов. Поворотная двигательная гондола 17 установлена на хвостовых балках 2, 3 в вырезе центроплана 9 с возможностью качания в плоскости симметрии самолета на угол b = 95. ..120 градусов посредством пустотелых цапф 27, 28, через которые к подъемно-маршевых газотурбинным двигателям 16 подведены все коммуникации и через которые из единого коллектора 26 сжатый компрессорами (на чертеже не показаны) подъемно-маршевых газотурбинных двигателей 16 воздух подается через трубопроводы 29, 30, 31, 32, 33, 34 к сопловым узлам 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 реактивной системы управления. Lifting-marching gas turbine engines 16 (if there are more than one) are fixed to each other in a
При этом ось цапф 27, 28 поворотной двигательной гондолы 17 поднята над центром тяжести (ц.т.) самолета на расстояние "h", равное 0,05...0,5 средней аэродинамической хорды крыла. The axis of the pins 27, 28 of the
Сопловые узлы 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 установлены вблизи соответствующих органов аэродинамической системы управления 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 и имеют задвижки 43, 44, 45, которые кинематически связаны с этими органами, например, посредством жестких тяг 47, 48, 49. Задвижка 46 соплового узла 37 кинематически связана с рычагом 50 посредством, например, тяги 51. Все сопловые узлы 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 имеют по два противоположно направленных сопла "а" и "б", причем у каждого соплового узла 35, 36, 37, 40, 41 нижнее сопло "б" открыто при нейтральном положении связанного с данным сопловым узлом соответствующего органа управления 18...25 или рычага 50 и, таким образом, участвует в создании подъемной силы.
В сопловых же узлах 38 и 39 при нейтральном положении рулей направления 24 и 25 закрыты оба сопла "а" и "б". In the nozzle assemblies 38 and 39, when the
Кили 12, 13 (см. фиг. 3, 10) закреплены на хвостовых частях балок 2, 3 наклонно к плоскости симметрии самолета и жестко скреплены между собой верхними концами. The
В грузовом варианте предлагаемого самолета (см. фиг. 8, 9, 10) хвостовые балки 2, 3 могут быть выполнены в виде грузовых кабин, консоли крыла 10, 11 при этом неподвижно закреплены на торцах центроплана 9, а колеса 4, 4' передней стойки шасси и 5, 5', 6, 6' основных стоек выполнены спаренными. In the cargo version of the proposed aircraft (see Fig. 8, 9, 10), the
Эксплуатация предлагаемого самолета вертикального взлета и посадки осуществляется следующим образом. The operation of the proposed aircraft vertical takeoff and landing is as follows.
Режим 1. "ВЗЛЕТ". Mode 1. "TAKEOFF".
Перед взлетом самолета поворотная двигательная гондола 17 устанавливается в вертикальное положение (см. фи. 1, 2, 3) соплами подъемно-маршевых газотурбинных двигателей 16 вниз. При этом вектор их суммарной тяги направлен от центра тяжести самолета вертикально вверх, что обеспечивает устойчивость самолета при взлете (а также при висении или при посадке). Минимальное расстояние оси каждого подъемно-маршевого газотурбинного двигателя 16 от вертикальной оси, проходящей через центр тяжести самолета, позволяет, например, при отказе одного из подъемно-маршевых газотурбинных двигателей 16 легко парировать возникающий момент системой реактивного управления, не выключая симметрично расположенный двигатель и сохраняя горизонтальное положение самолета, пилот может либо продолжить взлет, либо совершить посадку. Управление по всем осям на режимах взлета и посадки, а также висения обеспечивается сопловыми узлами 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 за счет создания управляющих моментов при истечении сжатого компрессорами подъемно-маршевых газотурбинных двигателей 16 воздуха в нужном направлении, причем управление задвижками 43, 44, 45, 46 сопловых узлов 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 производится соответствующими органами аэродинамической системы управления 18... 25 и рычагом 50, что обеспечивает пилоту при выполнении всех режимов полета привычные для него ощущения, близкие к возникающим в обычном горизонтальном полете. Before takeoff, the
Взлет и посадка самолета в случае избыточной полезной нагрузки или, например, на большой высоте над уровнем моря могут выполняться традиционным образом с обычного аэродрома, причем наклон поворотной двигательной гондолы 17 на 30...50 градусов от горизонтального положения позволяет резко сократить длину разбега (пробега) самолета. Take-off and landing of an aircraft in case of excessive payload or, for example, at high altitude above sea level, can be performed traditionally from a conventional aerodrome, and the inclination of the
Режим II. "ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ПОЛЕТ"
После набора достаточной высоты или сразу с момента отрыва поворотная двигательная гондола 17 с заданной скоростью переводится в горизонтальное положение. При этом самолет, плавно набирая скорость, переходит в горизонтальный полет. При достижении скорости, обеспечивающей создание достаточной для горизонтального полета подъемной силы, один или несколько двигателей могут быть выключены и дальнейший полет будет совершаться в экономичном режиме. При отказе работающего двигателя горизонтальный полет может быть продолжен на другом двигателе. При этом полет на всех двигателях обеспечивает сверхзвуковую скорость до 2 М и более, а достаточная площадь крыла обеспечивает самолету аэродинамическое качество не ниже 10...15, что позволяет даже в случае отказа всех двигателей в горизонтальном полете при наличии некоторого запаса высоты произвести безопасную посадку.Mode II. "LEVEL FLIGHT"
After gaining sufficient height or immediately after separation, the
Режим III. "ВИСЕНИЕ". Mode III. "HANGING".
Для выполнения задач по наблюдению за местностью, выбору места для посадки и т.п. самолет может эксплуатироваться в режиме висения, т.е. останавливаться в воздухе. Для этого поворотная двигательная гондола 17 переводится в вертикальное положение (см. фиг. 1, 2, 3) и суммарная тяга подъемно-маршевых газотурбинных двигателей 16 сравнивается с весом самолета. To perform tasks on monitoring the terrain, choosing a place for landing, etc. the aircraft can be operated in hover mode, i.e. stop in the air. To do this, the
Дополнительный наклон (качание) поворотной двигательной гондолы 17 позволяет самолету останавливаться, перемещаться вперед или назад, в том числе и с наклоном на нос или хвост за счет соответствующего отклонения рулей высоты 22, 23 и рычага 50, а также связанных с ними задвижек сопловых узлов 37, 40, 41. При этом сопловые узлы 35, 36, управляемые элеронами 18, 19, позволяют придавать крен самолету и, соответственно, вызывать его скольжение в сторону крена, а сопловые узлы 38, 39, управляемые рулями направления 24, 25, обеспечивают поворот самолета вокруг вертикальной оси в любую сторону. An additional tilt (swing) of the
Режим IV. "ПОСАДКА". IV mode. "LANDING".
Для перехода из горизонтального полета в режим посадки запускаются все ранее остановленные подъемно-маршевые газотурбинные двигатели 16 и поворотная двигательная гондола 17 переводится в крайнее положение соплами подъемно-маршевых газотурбинных двигателей 16 вниз. При этом благодаря тому, что угол качания поворотной двигательной гондолы 17 составляет 95...120 градусов, появляется горизонтальная составляющая тяги, которая тормозит самолет. Более быстрое торможение будет обеспечено при придании самолету положительного угла тангажа. После перехода в режим висения сила тяги подъемно-маршевых газотурбинных двигателей 16 уменьшается и самолет совершает плавную посадку. To switch from horizontal flight to landing mode, all previously stopped lifting and marching
После посадки самолета для облегчения рулежки и помещения его в ангар консоли 10, 11 крыла поднимают (см. фиг. 3), что существенно уменьшает ширину самолета. After landing the aircraft to facilitate taxiing and placing it in the hangar, the wing consoles 10, 11 are raised (see Fig. 3), which significantly reduces the width of the aircraft.
Использование предлагаемого изобретения позволяет:
1. Обеспечить существенное повышение безопасности полетов на самолетах, имеющих реактивные подъемно-маршевые газотурбинные двигатели, в том числе при отказе части двигателей за счет обеспечения и практического сохранения статической устойчивости самолета на режимах вертикального полета.Using the invention allows:
1. To ensure a significant increase in flight safety on aircraft with jet lift-marching gas turbine engines, including in the event of a failure of some engines due to the provision and practical maintenance of the aircraft's static stability in vertical flight modes.
2. Обеспечить высокую экономичность эксплуатации самолета за счет обеспечения возможности выполнения горизонтального полета на одном или части двигателей. 2. To ensure high efficiency of the operation of the aircraft by providing the ability to perform horizontal flight on one or part of the engines.
3. Обеспечить использование на всех режимах полета тяги всех двигателей, а также их форсирование. 3. To ensure the use of thrust of all engines in all flight modes, as well as forcing them.
4. Обеспечить возможность достижения больших сверхзвуковых скоростей. 4. Provide the ability to achieve high supersonic speeds.
5. Обеспечить возможность создания самолетов с ГТД любых размеров и масс: от легких одноместных до многотонных грузовых. 5. Provide the ability to create aircraft with a gas turbine engine of any size and mass: from light single to multi-ton cargo.
6. Обеспечить возможность выполнения взлета традиционным образом с обычного аэродрома или с короткой неподготовленной площадки (в случае избыточного веса полезной нагрузки или на большой высоте над уровнем моря) с резким сокращением длины разбега. 6. Ensure that the take-off can be carried out in the traditional way from a regular aerodrome or from a short unprepared site (in case of overweight payload or at high altitude) with a sharp reduction in take-off length.
7. Упростить управление самолетом на режимах вертикального полета и обеспечить пилоту комфортные рабочие условия за счет использования традиционных рычагов управления, что позволяет сохранить привычные ощущения, близкие к возникающим в обычном горизонтальном полете. 7. Simplify control of the aircraft in vertical flight modes and provide the pilot with a comfortable working environment through the use of traditional control levers, which allows you to maintain the familiar sensations that are similar to those arising in normal horizontal flight.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99108865/28A RU2162809C2 (en) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | Vertical take-off and landing aircraft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99108865/28A RU2162809C2 (en) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | Vertical take-off and landing aircraft |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU99108865A RU99108865A (en) | 2001-01-27 |
RU2162809C2 true RU2162809C2 (en) | 2001-02-10 |
Family
ID=20219168
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99108865/28A RU2162809C2 (en) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | Vertical take-off and landing aircraft |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2162809C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2661005C2 (en) * | 2016-11-01 | 2018-07-11 | Владимир Дмитриевич Шкилев | Method of regulating the lifting force of the aircraft and aircraft itself |
CN110718133A (en) * | 2019-10-19 | 2020-01-21 | 中国人民解放军空军工程大学 | Multifunctional airplane teaching model and manufacturing method thereof |
CN113682470A (en) * | 2021-10-08 | 2021-11-23 | 中国民航大学 | Vector power aircraft based on front and back symmetrical wing profiles |
-
1999
- 1999-04-27 RU RU99108865/28A patent/RU2162809C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БАУЭРС П. Летательные аппараты нетрадиционных систем. - М.: Мир, 1991, с.229, 230, рис.11.21. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2661005C2 (en) * | 2016-11-01 | 2018-07-11 | Владимир Дмитриевич Шкилев | Method of regulating the lifting force of the aircraft and aircraft itself |
CN110718133A (en) * | 2019-10-19 | 2020-01-21 | 中国人民解放军空军工程大学 | Multifunctional airplane teaching model and manufacturing method thereof |
CN110718133B (en) * | 2019-10-19 | 2021-07-13 | 中国人民解放军空军工程大学 | Multifunctional airplane teaching model and manufacturing method thereof |
CN113682470A (en) * | 2021-10-08 | 2021-11-23 | 中国民航大学 | Vector power aircraft based on front and back symmetrical wing profiles |
CN113682470B (en) * | 2021-10-08 | 2023-07-11 | 中国民航大学 | Vector power aircraft based on front-back symmetrical wing profile |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU570969B2 (en) | Air jet reaction contrarotating rotor gyrodyne | |
RU2012512C1 (en) | Hybrid flying vehicle | |
US3081964A (en) | Airplanes for vertical and/or short take-off and landing | |
US7118066B2 (en) | Tall V/STOL aircraft | |
US7143973B2 (en) | Avia tilting-rotor convertiplane | |
US3954231A (en) | Control system for forward wing aircraft | |
US3017139A (en) | Ring airfoil aircraft | |
US3059876A (en) | Vertical take-off airplane | |
US6896221B1 (en) | Vertical takeoff and landing aircraft | |
US20170174342A1 (en) | Vertical Takeoff Aircraft and Method | |
US3142455A (en) | Rotary vertical take-off and landing aircraft | |
RU2312795C2 (en) | Flying vehicle-convertiplane-amphibian (versions) | |
US3167273A (en) | Stability and control system and apparatus for ducted fan aircraft | |
US3889902A (en) | Helicopter comprising a plurality of lifting rotors and at least one propelling unit | |
WO2007098634A1 (en) | Aircraft having the characteristic of hovering flight, fast forward flight, and gliding flight, short take off, short landing, vertical take off and vertical landing | |
US20040232279A1 (en) | VTOL/STOL ducted propeller aircraft | |
RU2349505C1 (en) | Method of creating aircraft lift (versions), method of flight, non-aerodynamic all-weather vtol aircraft "maxinio" (versions), methods of take-off and landing, aicraft control method and system, fuselage, wing (versions), thrust reverse and method of its operation, landing gear system, gas separation and distribution system | |
RU2674622C1 (en) | Convertiplane | |
US3312426A (en) | Convertible vtol aircraft | |
RU2422309C1 (en) | Combined flight vehicle | |
RU2351506C2 (en) | Multipurpose hydroconvertipropeller plane | |
RU2550589C1 (en) | Convertible vertical take-off and landing aircraft (versions) | |
US3635426A (en) | Rotary wing transport aircraft | |
RU2162809C2 (en) | Vertical take-off and landing aircraft | |
US2959374A (en) | Jet-powered rotorless convertible aircraft |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040428 |