RU2453472C1

RU2453472C1 - Rotorcraft

Info

Publication number: RU2453472C1
Application number: RU2010154259/11A
Authority: RU
Inventors: Радик Гилфанович Хабибуллин (RU); Радик Гилфанович Хабибуллин
Original assignee: Радик Гилфанович Хабибуллин
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2012-06-20

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: proposed rotorcraft comprises two coaxial rotors and two pushing coaxial propellers arranged on tail boom. Rotors feature opposite sign of rotation while rotor blade pitch varies differentially for every rotor independently. Pushing propellers feature opposite sign of rotation. Cyclic pitch of every said propeller may be varied by swash plates setting blade angle of attach from positive to negative magnitudes while total pitch of said propellers varies differentially for every rotor independently.

EFFECT: control by pushing propellers.

Description

Изобретение относится к области самолетов и вертолетов, в частности воздушных винтов и систем управления полетом.The invention relates to the field of aircraft and helicopters, in particular propellers and flight control systems.

Технологический предел скорости вертолетов определяется разницей в скорости движения наступающих и отступающих лопастей несущего винта. У винтокрылых летательных аппаратов с двумя несущими винтами этот недостаток компенсируется вращением роторов в противоположных направлениях, однако необходимость создания одними и теми же винтами вертикальной подъемной силы и горизонтальной тяги является ограничивающим фактором увеличения скорости полета. Для преодоления этих ограничений создавались летательные аппараты с двумя несущими винтами и двумя ("Камов" Ка-22) или одним (Sikorsky X2) толкающими винтами (журнал "Популярная механика", август 2008 года, "Вертолет с толкающим винтом"). Общим для современных винтокрылых летательных аппаратов с толкающими винтами является принцип управления полетом с помощью автоматов перекоса несущих винтов, изменением силы тяги толкающих винтов и за счет аэродинамических плоскостей хвостового оперения. Недостатком летательных аппаратов, построенных по таким схемам, является наличие автоматов перекоса в конструкции несущих винтов.The technological limit of the speed of helicopters is determined by the difference in the speed of movement of the advancing and retreating rotor blades. In rotary-wing aircraft with two rotors, this drawback is compensated by the rotation of the rotors in opposite directions, however, the need to create the same vertical lift and horizontal thrust by the same rotors is a limiting factor in increasing flight speed. To overcome these limitations, aircraft were created with two main rotors and two (Kamov Ka-22) or one (Sikorsky X2) propellers (Popular Mechanics magazine, August 2008, “Helicopter with a propeller”). The common principle for modern rotary-wing aircraft with thrusting propellers is the principle of flight control with the help of rotor swash plates, a change in the thrust force of the thrusting propellers and due to the aerodynamic planes of the tail unit. The disadvantage of aircraft built according to such schemes is the presence of swashplate in the design of the rotors.

Известна схема винтокрылого летательного аппарата с несущими соосными винтами без автомата перекоса, управление которым осуществляется с помощью пары движущих соосных вращающихся в противоположных направлениях винтов с независимыми друг от друга изменяемыми углами атаки лопастей, размещенных на подвижной части хвостовой балки (патент RU 2417922).There is a known scheme of a rotary-wing aircraft with coaxial rotors without a swashplate, which is controlled by a pair of moving coaxial rotating in opposite directions propellers with independently variable angles of attack of the blades placed on the movable part of the tail boom (patent RU 2417922).

Целью предлагаемого изобретения является увеличение горизонтальной скорости полета по сравнению с винтокрылыми летательными аппаратами, использующими для создания горизонтальной тяги несущие винты, и улучшение маневренности винтокрылого летательного аппарата с толкающими винтами с одновременным повышением его надежности.The aim of the invention is to increase the horizontal flight speed compared to rotary-wing aircraft using rotors to create horizontal thrust, and to improve the maneuverability of a rotary-wing aircraft with thrusting screws while increasing its reliability.

Поставленная цель достигается применением на летательном аппарате двух противоположновращающихся несущих винтов без автоматов перекоса с раздельно дифференциально регулируемым для каждого винта шагом лопастей и использованием для создания горизонтальной тяги и маневрирования по курсу, тангажу и крену двух толкающих соосных винтов на хвостовой балке, циклический шаг лопастей каждого из толкающих винтов может изменяться с помощью автоматов перекоса, устанавливающих углы атаки лопастей от положительных до отрицательных и общий шаг лопастей каждого из толкающих винтов может изменяться дифференциально раздельно для каждого из винтов.This goal is achieved by using on the aircraft two counter-rotating rotors without swash plates with separately differentially adjustable for each propeller blade pitch and using to create horizontal thrust and maneuvering along the course, pitch and roll of two pushing coaxial screws on the tail boom, the cyclic pitch of the blades of each of pushing screws can be changed using swashplate machines that set the angle of attack of the blades from positive to negative and the total pitch the parts of each of the pushing screws can be varied differentially separately for each of the screws.

Винтокрылый летательный аппарат имеет следующую конструкцию.The rotorcraft has the following design.

Несущие винты устроены следующим образом: два соосных винта с противоположнонаправленным вращением лопастей располагаются один под другим и шаг лопастей может изменяться раздельно дифференциально для каждого из винтов.The rotors are arranged as follows: two coaxial screws with opposite rotation of the blades are located one below the other and the pitch of the blades can be changed separately differentially for each of the screws.

Толкающие винты устроены следующим образом: пара соосных винтов с противоположными направлениями вращения лопастей располагаются на концевой части хвостовой балки и циклический шаг лопастей каждого из толкающих винтов может изменяться с помощью автоматов перекоса, устанавливающих углы атаки лопастей от положительных до отрицательных и общий шаг лопастей каждого из толкающих винтов может изменяться дифференциально раздельно для каждого из винтов.The pushing screws are arranged as follows: a pair of coaxial screws with opposite directions of rotation of the blades are located on the end of the tail boom and the cyclic pitch of the blades of each of the pushing screws can be changed using swash plates that set the angles of attack of the blades from positive to negative and the total pitch of the blades of each of the pushing screws can be varied differentially separately for each of the screws.

Принцип работы винтокрылого летательного аппаратаThe principle of operation of a rotorcraft

Соосные несущие винты обеспечивают удержание летательного аппарата в воздухе (подъемную силу). Также несущие винты осуществляют разворачивание летательного аппарата в горизонтальной плоскости (по курсу) за счет дифференциального изменения шага одного из винтов по отношению к другому.Coaxial rotors keep the aircraft in the air (lift). Also, the rotors carry out the deployment of the aircraft in a horizontal plane (at the heading) due to the differential change in the pitch of one of the screws with respect to the other.

Управление скоростью полета и направлением полета осуществляется путем изменения скорости вращения толкающих винтов и шагов (углов атаки лопастей) толкающих винтов от положительных, обеспечивающих тягу вперед, до отрицательных, что обеспечивает летательному аппарату движение как вперед, так и в обратном направлении.The control of flight speed and flight direction is carried out by changing the speed of rotation of the pushing screws and the steps (angles of attack of the blades) of the pushing screws from positive, providing thrust forward, to negative, which allows the aircraft to move forward and backward.

Управление креном осуществляется способом, когда лопасти одного из толкающих винтов приводятся в такое положение, что плоскости лопастей разворачиваются параллельно или почти параллельно к оси вращения винтов вращения, создавая реактивный момент и наклоняя весь летательный аппарат относительно его продольной оси в сторону, противоположную направлению вращения винта, осуществляющего кренение.The roll is controlled by the method when the blades of one of the pushing screws are brought into such a position that the plane of the blades rotates parallel or almost parallel to the axis of rotation of the rotation screws, creating a reactive moment and tilting the entire aircraft relative to its longitudinal axis in the direction opposite to the direction of rotation of the screw, performing heeling.

Управление по курсу и тангажу осуществляется изменением вектора тяги толкающих винтов, отклоняя его на необходимый угол от продольной оси летательного аппарата за счет управления циклическими шагами лопастей каждого из винтов с помощью автоматов перекоса.Heading and pitch control is carried out by changing the thrust vector of the pushing screws, deflecting it to the necessary angle from the longitudinal axis of the aircraft by controlling the cyclic steps of the blades of each of the screws using swashplate.

Расположенные на хвостовой балке винты названы здесь толкающими, поскольку в большинстве случаев применения винтокрылого летательного аппарата удобнее, чтобы эти винты находились сзади.The screws located on the tail boom are called pushing here, since in most cases the use of a rotary-wing aircraft is more convenient for these screws to be located behind.

Предлагаемая конструкция толкающих винтов для винтокрылого летательного аппарата позволит обеспечить следующие технические преимущества:The proposed design of pushing screws for a rotorcraft will provide the following technical advantages:

1. Перенос функций управления полетом с несущих винтов на толкающие позволяет упростить конструкцию несущих винтов за счет упразднения автомата перекоса лопастей несущих винтов и повысить, тем самым, надежность всего летательного аппарата.1. The transfer of flight control functions from rotors to pushers makes it possible to simplify the design of rotors by eliminating the automatic swash plate of the rotor blades and thereby increase the reliability of the entire aircraft.

2. Перенос функции обеспечения горизонтальной тяги с несущих винтов на движущие увеличивает КПД несущих винтов и скорость полета винтокрылого летательного аппарата.2. The transfer of the function of providing horizontal traction from the rotors to the driving ones increases the efficiency of the rotors and the flight speed of the rotorcraft.

3. Маневренность винтокрылого летательного аппарата за счет изменения тяги движущих винтов в различных направлениях и раздельного изменения углов атаки лопастей движущих винтов значительно увеличивается в режиме горизонтального полета и при висении в воздухе, что может быть особенно ценно в боевых условиях.3. The maneuverability of a rotorcraft due to a change in the thrust of the propellers in different directions and a separate change in the angles of attack of the blades of the propellers increases significantly in the horizontal flight mode and when hanging in the air, which can be especially valuable in combat conditions.

4. Соосная схема размещения движущих винтов позволяет компенсировать отрицательные вращательные и гироскопические моменты при маневрах в разные стороны, присущие схемам с одним хвостовым винтом.4. The coaxial arrangement of the propellers allows you to compensate for negative rotational and gyroscopic moments during maneuvers in different directions, inherent in schemes with one tail rotor.

Claims

A rotary-wing aircraft having two coaxial rotationally opposite rotor rotors, which are located one below the other, and the pitch of each of the rotors can be changed separately differentially for each of the rotors; also having a pair of pushing coaxially opposite directionally rotating screws located on the tail boom, the cyclic pitch of the blades of each screw can be changed using swash plates that set the angles of attack of the blades from positive to negative, and the total pitch of the blades of each of the screws can be differentiated separately for each from the screws.