RU2351505C2

RU2351505C2 - Multirotor helicopter (versions)

Info

Publication number: RU2351505C2
Application number: RU2007119835/11A
Authority: RU
Inventors: Николай Евгеньевич Староверов (RU); Николай Евгеньевич Староверов
Original assignee: Николай Евгеньевич Староверов
Priority date: 2007-05-17
Filing date: 2007-05-17
Publication date: 2009-04-10
Also published as: RU2007119835A

Abstract

FIELD: aircraft engineering.

SUBSTANCE: invention relates to aviation. In compliance with the first version, multirotor helicopter comprises fuselage, rotors and two extra rotors with their plane of rotation intersecting that of the aforesaid rotors. Relationship between gear ratio between two extra rotors and rotors is selected with due allowance for the number of blades of the rotor and that of extra rotors. In compliance with the second version, multirotor helicopter has fuselage and rotors with their shank parts that feature double-edged section.

EFFECT: reduced propeller drag in inclined flight.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к вертолетам и предназначено для вертолетов с дополнительными винтами по бокам фюзеляжа.The invention relates to helicopters and is intended for helicopters with additional screws on the sides of the fuselage.

Известны вертолеты с одним или несколькими винтами, имеющие по бокам фюзеляжа две консоли с винтами /пат. Великобритании 1152741, пат. США 1981441 или заявка Японии 4173497/. Их недостатком является то, что дополнительные винты по бокам фюзеляжа заставляют поднимать несущие винты на пилоны большой высоты, что увеличивает вес и аэродинамическое сопротивление.Known helicopters with one or more screws, having on the sides of the fuselage two consoles with screws / pat. UK 1152741, US Pat. US 1981441 or Japanese application 4173497 /. Their disadvantage is that the additional screws on the sides of the fuselage force to lift the rotors on the pylons of high heights, which increases the weight and aerodynamic drag.

Сущность изобретения в том, что для уменьшения общих габаритов диски дополнительных винтов могут пересекать диск одного из несущих винтов. Чтобы не произошло соударение лопастей несущего и дополнительного винтов, их обороты должны быть синхронизированы: за поворот несущего винта на сектор между лопастями I/N, дополнительный винт должен целое число раз "С" повернуться также на сектор между своими лопастями I/n, где n - число лопастей дополнительного винта. То есть

или

, то есть за один оборот несущего винта дополнительный винт должен повернуться на

оборотов, что является передаточным отношением между несущим и дополнительным винтами

The essence of the invention is that to reduce the overall dimensions of the disks of additional screws can cross the disk of one of the rotors. To prevent collision of the main and additional rotor blades, their revolutions must be synchronized: for turning the main rotor one sector between the I / N blades, the additional rotor must also turn an integer number of times “C” to the sector between its own I / n blades, where n - the number of blades of the additional screw. I.e

or

, that is, for one turn of the rotor, the additional screw should turn by

revolutions, which is the gear ratio between the main and additional screws

Кроме определенного передаточного отношения, пересекающаяся работа несущего и дополнительного винтов возможна еще при двух условиях. Второе условие - позиционирование двух этих винтов: несущая лопасть при среднем положении люфта редуктора должна в момент прохода над втулкой дополнительного винта находиться точно посередине между двумя соседними лопастями дополнительного винта /не путать с условием зеркальной симметрии двух несущих винтов/.In addition to a certain gear ratio, the intersecting operation of the main and additional rotors is possible under two more conditions. The second condition is the positioning of these two screws: the bearing blade in the middle position of the gear backlash should be exactly in the middle between two adjacent blades of the additional screw at the moment of passing over the hub of the additional screw / not to be confused with the condition of mirror symmetry of the two main screws /.

И третье условие - это условие расхождения лопастей при движении. Для этого определяется теоретический сектор β пересечения диска несущего винта в положении его верхнего отклонения /учитывается, что винт гибкий/ и соответствующий ему сектор диска дополнительно винта γ /см. фиг.4/. Для расхождения необходимо, чтобы в процессе движения несущей лопасти по сектору β с поправкой на люфт и ширину лопасти, то есть в секторе β-θ-ΔB, где θ - люфт редуктора, замеренный по несущему винту, ΔВ - угловая ширина лопасти несущего винта в секторе пересечения, дополнительный винт повернулся не более чем на сектор между лопастями + сектор γ. То есть с поправкой на передаточное отношение К между винтами получается

And the third condition is the condition of the divergence of the blades during movement. For this, the theoretical sector β of the intersection of the rotor disk in the position of its upper deflection is determined / it is taken into account that the screw is flexible / and the corresponding sector of the disk is additionally γ / cm screw. figure 4 /. For the discrepancy, it is necessary that during the movement of the main blade along sector β, adjusted for backlash and blade width, that is, in the sector β-θ-ΔB, where θ is the gear backlash measured with the main rotor, ΔB is the angular width of the main rotor blade in sector intersection, the additional screw turned no more than a sector between the blades + sector γ. That is, adjusted for the gear ratio K between the screws it turns out

Смысл этого выражения - ограничение верхнего предела угловой скорости дополнительного винта. При невыполнении этого условия следует уменьшить β и ΔВ, отодвинув дополнительный винт от оси несущего винта, или/и уменьшить К. Теоретически существует и нижний предел скорости дополнительного винта, но на практике он не имеет смысла, т.к. очевидно, что угловая скорость дополнительного винта будет больше угловой скорости несущего.The meaning of this expression is to limit the upper limit of the angular velocity of the additional screw. If this condition is not fulfilled, it is necessary to reduce β and ΔВ by moving the additional screw away from the rotor axis, or / and reduce K. Theoretically, there is a lower limit for the speed of the additional screw, but in practice it does not make sense, since it is obvious that the angular velocity of the additional screw will be greater than the angular velocity of the carrier.

Вертолет хорошо сочетается с двухдвигательной компоновкой: в этом случае получается самая короткая и самая легкая /передает лишь 0,25 располагаемой мощности/ трансмиссия между несущими винтами. А привод дополнительных винтов при этом осуществляется с минимальными потерями.The helicopter goes well with the twin-engine layout: in this case, the shortest and lightest is obtained / transmits only 0.25 of available power / transmission between the rotors. And the drive of additional screws is carried out with minimal losses.

У этого вертолета есть и некоторый недостаток - повышенная чувствительность к продольной центровке /примерно, как у самолета/, т.к. этот вариант имеет "дельтапланное" управление по тангажу в режиме висения. Возникающий от дисбаланса продольно развесовки тангаж компенсируется продольной тягой дополнительных винтов. Для повышения диапазона, возможных регулировок по тангажу следует дополнительно использовать струйное управление от выхлопных газов газотурбинного двигателя /далее - ГТД/ в виде управляемых горизонтальных жалюзей. В режиме скоростного полета управление тангажом осуществляется по-самолетному.This helicopter has some drawbacks - increased sensitivity to longitudinal alignment / approximately, like an airplane /, because this option has a “hang glider” pitch control in hover mode. The pitch resulting from the imbalance is longitudinally balanced by the longitudinal thrust of the additional screws. To increase the range of possible pitch adjustments, additionally use jet control from the exhaust gases of the gas turbine engine (hereinafter referred to as the gas turbine engine) in the form of controlled horizontal blinds. In high-speed flight mode, pitch control is carried out on an airplane.

В этом режиме комлевая половина попутной лопасти несущего винта обтекается "сзади сверху" и создает отрицательную подъемную силу и большое аэродинамическое сопротивление. Комлевая половина лопасти несущего винта должна иметь обоюдоострый профиль и устанавливаться в скоростном режиме в хордовое положение. За счет этого возможно достижение скоростей полета 500 км/час и более.In this mode, the butt half of the associated rotor blade flows “back to top” and creates negative lift and high aerodynamic drag. The butt half of the rotor blade should have a double-edged profile and be installed in the chord position in high-speed mode. Due to this, it is possible to achieve flight speeds of 500 km / h or more.

На фиг.1-3 изображен вертолет, где: 1 - фюзеляж, 2 - консоли, 3 - несущие винты, 4 - дополнительные винты, 5 - стабилизатор, 6 - киль. На фиг.4 изображены сектора пересечения дисков несущего винта β и дополнительного винта γ /аксонометрия/. Двухвинтовой вертолет с автоматами перекоса работает аналогично классической схеме. По направлению вертолет управляется перераспределением шага двух винтов в зоне перекрытия дисков и струйно.Figure 1-3 shows a helicopter, where: 1 - the fuselage, 2 - console, 3 - rotors, 4 - additional screws, 5 - stabilizer, 6 - keel. Figure 4 shows the sector of intersection of the rotor disks β and the additional screw γ / axonometry /. A twin-screw helicopter with swashplate works similarly to the classical scheme. The direction of the helicopter is controlled by the redistribution of the pitch of two screws in the area of overlapping disks and jet.

Вертолет на фиг.1-3 работает так: несущие винты 3 приводятся во встречное вращение и создают подъемную силу. Боковой крен парируется изменением шага левого и правого винтов. Возникающий от дисбаланса продольной центровки тангаж парируется продольным усилием двух дополнительных винтов 4. Управление по направлению осуществляется перераспределением тяги винтов 4 при сохранении суммарной продольной тяги.The helicopter in Figs. 1-3 works as follows: rotors 3 are driven in counter rotation and create a lifting force. The side roll is countered by changing the pitch of the left and right screws. The pitch resulting from the imbalance of the longitudinal alignment is parried by the longitudinal force of the two additional screws 4. The direction control is carried out by the redistribution of the thrust of the screws 4 while maintaining the total longitudinal thrust.

Дополнительное управление по тангажу осуществляется струйным устройством в виде управляемых горизонтальных жалюзей 7 и управляемой заслонки 8. В режиме висения жалюзи устанавливаются в вертикальное положение вертикальное отклонение потока регулируется управляемой заслонкой 8. В скоростном режиме полета жалюзи устанавливаются в горизонтальное положение, а заслонка 8 - в нейтральное.Additional pitch control is carried out by an inkjet device in the form of controlled horizontal blinds 7 and a controlled shutter 8. In the hanging mode, the blinds are installed in a vertical position; the vertical flow deviation is controlled by a controlled shutter 8. In high-speed flight mode, the shutters are set to horizontal and the shutter 8 to neutral .

Claims

1. A multi-rotor helicopter comprising a fuselage and rotors, characterized in that it is provided with two additional rotors, the rotation planes of which intersect the rotational plane of the rotors, and the reduction gear ratio between the two additional rotors and rotors

where N is the number of rotor blades; n is the number of blades of the additional screw; C is an integer, and the condition for the divergence of the blades is met

where β is the angle of the intersection sector on the rotor disk; θ is the gear backlash; ΔВ is the angular width of the bearing blade at the intersection; γ is the angle of the intersection sector on the disk of the additional screw.

2. A multi-rotor helicopter containing the fuselage and rotors, characterized in that the butt parts of the rotors have a double-edged profile.