RU2388653C2 - Device for vtol aircraft - Google Patents

Device for vtol aircraft Download PDF

Info

Publication number
RU2388653C2
RU2388653C2 RU2008132217/11A RU2008132217A RU2388653C2 RU 2388653 C2 RU2388653 C2 RU 2388653C2 RU 2008132217/11 A RU2008132217/11 A RU 2008132217/11A RU 2008132217 A RU2008132217 A RU 2008132217A RU 2388653 C2 RU2388653 C2 RU 2388653C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shaft
spider
wings
wing
clutch
Prior art date
Application number
RU2008132217/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008132217A (en
Inventor
Владимир Николаевич Сапаров (RU)
Владимир Николаевич Сапаров
Original Assignee
Владимир Николаевич Сапаров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Николаевич Сапаров filed Critical Владимир Николаевич Сапаров
Priority to RU2008132217/11A priority Critical patent/RU2388653C2/en
Publication of RU2008132217A publication Critical patent/RU2008132217A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2388653C2 publication Critical patent/RU2388653C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Toys (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: invention relates to VTOL aircraft. Proposed device comprises one or more lifting bearing elements arranged, for example on airframe sides. Every said element comprises support frame with rotary shaft. Said rotary shaft supports two-bearing shaft representing a spider supporting shafts with wings (5). Rotary shaft and shafts with wings carry toothed pulleys and toothed clutches. Said pulleys are enveloped by toothed belts. Clutch throw-in or out locks or starts rotation of shafts with wings about said spider. Spider revolving at angular speed ω, clutch of shaft with wings 5 passing through sectors I and II is thrown out, while that of rotary shaft in thrown in. As a result, wing (5) revolves at ω1 relative to spider and in opposite direction to it, driven by toothed belt enveloping toothed pulleys in spider shaft and shaft of wing (5). On the contrary, in sectors II and IV, clutch of shaft with wing (5) is thrown in, while spider shaft clutch is thrown out. This is why wing (5) is stationary relative to spider. Aircraft vertical take-off, landing and flight are realised by creating preset wing trajectory in its complex rotation about two parallel axes, aircraft full aerodynamic force comprising wings lift and front aerodynamic drag.
EFFECT: relatively simple and safe design of VTOL aircraft.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области авиастроения и может использоваться с целью увеличения возможностей сферы практического применения на летательных аппаратах в любой области авиации.The invention relates to the field of aircraft construction and can be used to increase the scope of practical applications in aircraft in any field of aviation.

Имеется летательный аппарат (№ 2003136456 www.fips.ru), содержащий раму с горизонтальным стабилизатором руля направления, двигатель, механизмы управления, а также несущее устройство, выполненное в форме двух одинаковых по конструкции несущих дисков, установленных соосно, подвижная втулка которых шарнирно закреплена на раме и соединена с планерной ручкой, каждый из которых является одновременно пневмостатическим двигателем и движителем вертикального подъема, причем в верхней части несущего диска выполнены два глухих, открывающихся в сторону от оси вращения развернутых относительно друг друга на 180 градусов канала.There is an aircraft (No. 2003136456 www.fips.ru) containing a frame with a horizontal rudder stabilizer, an engine, control mechanisms, as well as a supporting device made in the form of two structurally identical carrier disks mounted coaxially, the movable sleeve of which is pivotally mounted on the frame and is connected to the glider handle, each of which is simultaneously a pneumatic engine and a vertical propulsion engine, and two deafs are made in the upper part of the carrier disk, opening to the side of B deployed rotation relative to each other by 180 degrees channel.

Недостатком данного устройства является следующее: значительные размеры диаметров дисков для создания вертикального подъема, значительный вес дисков, влияющий на грузоподъемности аппарата, неполное использование затрачиваемой мощности, сложность в управлении.The disadvantage of this device is the following: the significant size of the diameters of the disks to create a vertical lift, the significant weight of the disks, affecting the capacity of the apparatus, the incomplete use of the expended power, the difficulty in managing.

Известно устройство («Моделист-конструктор», 1987, третий выпуск, стр.20-24 В.Кондратьев) создания подъемной силы для вертикального подъема и авторотации, применяемых в винтокрылых летательных аппаратах.A device is known (Modeller-Designer, 1987, third edition, pp. 20-24 V. Kondratiev) of creating lift for vertical lift and autorotation used in rotary-wing aircraft.

Устройство в упрощенном виде - это вертикально установленный подъемно-несущий винт, представляющий собой конструкцию, состоящую из ступицы с закрепленными к ней лопастями, установленными под определенным углом. При вращении винта за счет угла установки и площади поверхностей лопастей возникает подъемная сила Y. Геометрические параметры лопастей, угол установки и скорость вращения подъемно-несущего винта - основные определяющие параметры грузоподъемности и габаритов летательных аппаратов с вертикальным подъемом.The device in a simplified form is a vertically mounted hoisting rotor, which is a structure consisting of a hub with blades fixed to it, installed at a certain angle. When the rotor rotates due to the installation angle and the surface area of the blades, a lifting force Y occurs. The geometric parameters of the blades, the installation angle and the rotational speed of the lifting rotor are the main determining parameters of the carrying capacity and dimensions of aircraft with vertical lift.

Недостатком данного устройства являются:The disadvantage of this device are:

- строгое следование характеристикам поляры и аэродинамического качества лопасти;- strict adherence to the characteristics of the polar and aerodynamic quality of the blade;

- значительные размеры диаметра винта;- significant dimensions of the diameter of the screw;

- консольное расположение лопастей ограничивает удельную нагрузку на их поверхность;- the cantilever arrangement of the blades limits the specific load on their surface;

- неполное использование затрачиваемой мощности;- incomplete use of power expended;

- использование дополнительного рулевого винта, гасящего реактивный момент;- the use of an additional tail rotor that extinguishes the reactive moment;

- другое.- another.

Имеется изобретение US 5100080 A, содержащее способ, обеспечивающий подъем и движение летательного аппарата с использованием максимальной эффективности затрачиваемой мощности, что осуществляется с применением устройств в виде однотипных роторов, имеющих крылья, положение которых определено системой управления и контроля в соответствии с условиями полета в режиме реального времени. Каждых ротор имеет центральный вал, вращающийся от силовой установки и установленный на двух опорах, расположенных на корпусе. На центральном вале зафиксированы два фланца, между которыми симметрично расположены пять крыльев с валами, а также зубчатое колесо, обеспечивающее кинематическую связь зубчатой передачей между фазовращателем и валами крыльев через механизмы пяти гидроприводов, расположенных на одном из фланцев. Фазовращатель и гидроприводы через систему устройств управления и контроля определяют необходимые положения крыльев для осуществления полетов.There is an invention US 5100080 A, containing a method for lifting and moving an aircraft using the maximum efficiency of the expended power, which is carried out using devices in the form of the same type of rotors having wings, the position of which is determined by the control and monitoring system in accordance with real-time flight conditions time. Each rotor has a central shaft rotating from the power plant and mounted on two supports located on the housing. Two flanges are fixed on the central shaft, between which five wings with shafts are symmetrically located, and also a gear wheel, which provides a kinematic connection between the phase shifter and the wing shafts through the mechanisms of five hydraulic drives located on one of the flanges. The phase shifter and hydraulic drives through the system of control and monitoring devices determine the necessary position of the wings for flights.

Недостатком указанного устройства являются сложность систем управления и контроля для необходимых положений крыльев при их траектории в полете, то есть в системе изменяющихся условий; а так как в упрощенном виде кинематическая схема устройства для крыла в отдельности - это дифференциальный механизм, имеющий две степени свободы, так как два звена в нем приводятся не зависимо друг от друга и для определения какой-либо из трех величин (дифференциал) две должны быть заданы; а при наличии нескольких роторов, с пятью крыльями на каждом, сложность системы управления и контроля увеличивается, а при изменчивых условиях полета в несколько раз. В целях обеспечения надежности требуется дублирование ряда устройств из-за их операционной взаимосвязанности-зависимости. И последнее, суммарный вес систем управления и контроля, а также механизмов привода крыльев негативно отразится на летных качествах летательного аппарата.The disadvantage of this device is the complexity of the control and monitoring systems for the necessary positions of the wings during their flight path, that is, in a system of changing conditions; and since in a simplified form the kinematic diagram of the device for the wing separately is a differential mechanism having two degrees of freedom, since the two links in it are given independently of each other, and to determine any of the three values (differential), two should be set; and in the presence of several rotors, with five wings on each, the complexity of the control and control system increases, and under changing flight conditions several times. In order to ensure reliability, duplication of a number of devices is required due to their operational interconnectedness-dependency. And last, the total weight of the control and monitoring systems, as well as the wing drive mechanisms, will negatively affect the flight qualities of the aircraft.

Задачей изобретения являются увеличение возможностей в сферах практического применения и обеспечения безопасности эксплуатации летательных аппаратов с вертикальным подъемом.The objective of the invention is to increase opportunities in the fields of practical application and ensuring the safe operation of aircraft with vertical lift.

Поставленная задача достигается тем, что, создавая заданную траекторию крыла - переносного и относительного движений при сложном вращении вокруг двух параллельных осей - осуществляется вертикальный подъем и движение летательного аппарата с оптимальными изменениями углов атаки крыла, зависящими от их фазовых углов траектории.The task is achieved by the fact that, creating a given trajectory of the wing - portable and relative movements with complex rotation around two parallel axes - the aircraft is vertically raised and moved with optimal changes in the angles of attack of the wing, depending on their phase angles of the trajectory.

Устройство представляет собой подъемно-несущий элемент летательного аппарата с вертикальным подъемом.The device is a lifting-bearing element of an aircraft with vertical ascent.

Изобретение поясняется чертежами: фиг.1 - траектория крыла, фиг.2 - упрощенная кинематическая схема.The invention is illustrated by drawings: figure 1 - the trajectory of the wing, figure 2 is a simplified kinematic diagram.

Устройство, представляющее собой подъемно-несущий элемент, установленный в верхней части боковых сторон фюзеляжа, состоит из двух спаренных однотипных конструкций.The device, which is a lifting-bearing element installed in the upper part of the sides of the fuselage, consists of two paired structures of the same type.

Каждая конструкция устройства содержит опорную раму 1 (фиг.2), на оси вращения которой размещены: зубчатые муфты сцепления 2, обеспечивающие фиксацию либо вращение зубчатых шкивов 3, и двухопорный вал в виде крестовины 4. На валу в виде крестовины 4 находятся: четыре двухопорных вала 5, на каждом из которых расположено крыло (количество может быть иным) и зубчатые муфты сцепления 6, обеспечивающие фиксацию либо вращение валов с крыльями 5 вокруг собственной оси. На валу крыла 5 имеется жестко посаженный зубчатый шкив 7, который совместно с зубчатым шкивом 3 охвачен зубчатым ремнем 8.Each design of the device contains a support frame 1 (Fig. 2), on the axis of rotation of which are placed: clutch couplings 2, which fix or rotate the gear pulleys 3, and a two-support shaft in the form of a cross 4. On the shaft in the form of a cross 4 are: four double-support shaft 5, on each of which a wing is located (the quantity may be different) and gear clutches 6, which fix or rotate the shafts with wings 5 around their own axis. On the shaft of the wing 5 there is a rigidly set gear pulley 7, which together with the gear pulley 3 is covered by a gear belt 8.

Принцип работы (фиг.1, 2) основан на переносном и относительном движениях при сложном вращении вокруг двух параллельных осей в I и II четвертях и переносном в III и IV четвертях окружности и заключается в следующем:The principle of operation (figures 1, 2) is based on figurative and relative movements during complex rotation around two parallel axes in I and II quarters and figurative in III and IV quarters of a circle and consists in the following:

- силовая установка летательного аппарата (не показана) передает крутящий момент на вал в виде крестовины 4;- the power plant of the aircraft (not shown) transmits torque to the shaft in the form of a cross 4;

- вал в виде крестовины 4 переносит валы с крыльями 5 вокруг собственной оси (переносное движение) угловой скоростью ω;- the shaft in the form of a cross 4 carries shafts with wings 5 around its own axis (portable movement) at an angular velocity ω;

- находясь в I и II четвертях, валы с крыльями 5 вращаются вокруг собственной оси (относительное движение) с угловой скоростью ω1, равной угловой скорости ω, вал в виде крестовины 4 (ω=ω1). Данное вращение совершается за счет равенства диаметров зубчатых шкивов 3 и 7, охваченных зубчатым ремнем 8. При этом зубчатый шкив 3 зафиксирован зубчатой муфтой сцепления 2 - муфта включена, а зубчатая муфта 6 - выключена, обеспечивая вращение валов с крыльями 5 через зубчатый шкив 7;- being in I and II quarters, shafts with wings 5 rotate around their own axis (relative motion) with an angular velocity ω 1 equal to the angular velocity ω, a shaft in the form of a cross 4 (ω = ω 1 ). This rotation is accomplished due to the equality of the diameters of the gear pulleys 3 and 7, covered by the gear belt 8. In this case, the gear pulley 3 is fixed by the clutch gear 2 - the clutch is turned on, and the gear clutch 6 is turned off, providing rotation of the shafts with wings 5 through the gear pulley 7;

- в III и IV четвертях происходит обратный процесс - зубчатая муфта сцепления 6 фиксирует крыло 5 (муфта включена) с зубчатым шкивом 7, а зубчатая муфта сцепления 2 выключена, обеспечивая вращение зубчатого шкива 3. Весь цикл повторяется.- in the third and fourth quarters, the reverse process occurs - the clutch gear 6 fixes the wing 5 (the clutch is engaged) with the gear pulley 7, and the clutch gear 2 is turned off, ensuring the rotation of the gear pulley 3. The whole cycle is repeated.

Наличие четырех валов с крыльями 5 объясняется суммарным постоянством значений углов атаки а, равной 90 градусам в I и II окружности.The presence of four shafts with wings 5 is explained by the total constancy of the values of the angle of attack a, equal to 90 degrees in the I and II circles.

Отличительной особенностью и основным преимуществом предлагаемого устройства является:A distinctive feature and the main advantage of the proposed device is:

- траектории валов с крыльями, при которых осуществляются оптимальные изменения углов атаки крыла;- trajectories of the shafts with wings, at which the optimal changes in the angles of attack of the wing;

- рациональное использование затрачиваемой мощности;- rational use of power expended;

- двухопорное расположение элементов увеличивает удельную нагрузку, что позволяет увеличить грузоподъемность или снизить габариты летательных аппаратов;- two-bearing arrangement of elements increases the specific load, which allows to increase the carrying capacity or reduce the size of the aircraft;

- отпадает необходимость в рулевом вспомогательном винте;- there is no need for a steering auxiliary screw;

- и другое, в том числе безопасность эксплуатации.- and more, including operational safety.

Claims (1)

Устройство для вертикального подъема и движения летательных аппаратов, содержащее установленный в верхней части боковых сторон фюзеляжа подъемно-несущий элемент в виде двух спаренных однотипных конструкций, каждая из которых содержит опорную раму с осью вращения, на которой установлен двухопорный вал в виде крестовины с размещенными на нем валами с крыльями, имеющими возможность вращения и фиксации относительно указанного двухопорного вала, отличающееся тем, что на указанной оси вращения размещены зубчатые шкивы и зубчатые муфты сцепления, обеспечивающие фиксацию или вращение данных зубчатых шкивов вместе с указанным двухопорным валом, выполненным в виде крестовины, содержащей зубчатые муфты сцепления для фиксации или вращения указанных валов с крыльями, на каждый из которых посажен зубчатый шкив, охватываемый зубчатым ремнем, охватывающим также указанный зубчатый шкив, размещенный на оси вращения опорной рамы. A device for the vertical lifting and movement of aircraft, comprising a lifting-bearing element mounted in the upper part of the sides of the fuselage in the form of two paired structures of the same type, each of which contains a support frame with an axis of rotation, on which a two-bearing shaft in the form of a cross is mounted with shafts with wings having the possibility of rotation and fixing relative to the specified double-shaft, characterized in that on the specified axis of rotation are placed gear pulleys and gear couplings lances that provide fixation or rotation of these gear pulleys together with the specified double-shaft, made in the form of a cross, containing gear clutches for fixing or rotation of these shafts with wings, on each of which a gear pulley is fitted, covered by a gear belt, also covering the specified gear pulley located on the axis of rotation of the support frame.
RU2008132217/11A 2008-08-04 2008-08-04 Device for vtol aircraft RU2388653C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008132217/11A RU2388653C2 (en) 2008-08-04 2008-08-04 Device for vtol aircraft

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008132217/11A RU2388653C2 (en) 2008-08-04 2008-08-04 Device for vtol aircraft

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008132217A RU2008132217A (en) 2010-02-10
RU2388653C2 true RU2388653C2 (en) 2010-05-10

Family

ID=42123505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008132217/11A RU2388653C2 (en) 2008-08-04 2008-08-04 Device for vtol aircraft

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2388653C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2599854C2 (en) * 2014-08-27 2016-10-20 Владимир Александрович Пронин Aircraft with blade devices

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БАУЭРС П. Летательные аппараты нетрадиционных схем. - М.: Мир, 1991, с.97-228. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2599854C2 (en) * 2014-08-27 2016-10-20 Владимир Александрович Пронин Aircraft with blade devices

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008132217A (en) 2010-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3501983B1 (en) Anti-torque system for a helicopter and method for controlling an anti-torque system for a helicopter
US4531692A (en) Helicopter flight control and transmission system
EP2604513B1 (en) Blade-pitch control system with feedback lever
CN102490898B (en) Coaxial dual-rotor helicopter
WO2013098736A2 (en) A four-rotor helicopter
RU2500577C1 (en) Multirotor helicopter
US2507657A (en) Aircraft with mixed type propulsion and sustaining means
US20130134253A1 (en) Power Rotor Drive for Slowed Rotor Winged Aircraft
CN106143899A (en) Displacement rotor and include multi-rotor aerocraft and the flying method thereof of this displacement rotor
WO2015183711A1 (en) Transmission for coaxial multi-rotor system
EP2907747A1 (en) Cyclic pitch actuation system for counter-rotating propellers
EP3083397B1 (en) De-rotation system for a shaft fairing
WO2014072848A1 (en) A device for the generation of lift
GB2495562A (en) Helicopter multi rotor system
RU2388653C2 (en) Device for vtol aircraft
US2750131A (en) Steering control for helicopter
JP5023330B2 (en) Rotating blade mechanism, power generation device using the rotating blade mechanism, and moving device
CN112441227A (en) Flapping-like rotor aircraft
WO1994002357A1 (en) Variable diameter rotor drive system
US20070164146A1 (en) Rotary wing aircraft
RU2525353C1 (en) Rotorcraft adjustable transmission
US2506210A (en) Uniform blade flft system for rotors
CN205854495U (en) Displacement rotor and include the multi-rotor aerocraft of this displacement rotor
RU2324626C1 (en) Safe aeroplane of vertical take-off and landing
RU2198113C2 (en) Vertical takeoff and landing flying vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100805