RU2551548C1

RU2551548C1 - Aircraft

Info

Publication number: RU2551548C1
Application number: RU2013155076/11A
Authority: RU
Inventors: Михаил Зеликович Боярер
Original assignee: Михаил Зеликович Боярер
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2015-05-27

Abstract

FIELD: aircraft engineering.

SUBSTANCE: proposed aircraft comprises fuselage, wing, turboprop jet and jet propeller with swept blades and large sweep angle.

EFFECT: higher efficiency.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области авиации, конкретно к самолетам с тяговым воздушным винтом. В открытой литературе нет описания самолета, использующего тяговый РЕАКТИВНЫЙ ВИНТ (Реактивный пропеллер). Поэтому изобретение пионерское.The invention relates to the field of aviation, specifically to aircraft with a traction propeller. There is no description in the open literature of an aircraft using a REACTIVE SCREW (Propeller Propeller) propulsion. Therefore, the invention is pioneering.

Основной причиной небольшой скорости и малой экономичности горизонтального полета современного самолета с тяговым воздушным винтом на скорости выше 500-600 км/час является сложение окружной скорости вращения лопасти винта и скорости горизонтального полета. При приближении суммарной скорости к скорости звука на лопасти возникает волновой кризис со всеми негативными последствиями.The main reason for the low speed and low economy of the horizontal flight of a modern aircraft with a traction propeller at speeds above 500-600 km / h is the addition of the peripheral speed of rotation of the propeller blade and the speed of horizontal flight. As the total speed approaches the speed of sound, a wave crisis arises on the blades with all the negative consequences.

Задача изобретения - существенное повышение экономичности до скорости горизонтального полета 900-1000 км/час.The objective of the invention is a significant increase in efficiency to a horizontal flight speed of 900-1000 km / h.

Поставленная цель достигается тем, что САМОЛЕТ СОДЕРЖИТ ФЮЗЕЛЯЖ, КРЫЛО, ТУРБОВИНТОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ И РЕАКТИВНЫЙ ПРОПЕЛЛЕР С ЖЕСТКИМ ВОЗДУШНЫМ ВИНТОМ (Патент №2378155), С ФИКСИРОВАННОЙ УСТАНОВКОЙ ЛОПАСТЕЙ, ПРОДОЛЬНЫЕ ОСИ КОТОРЫХ РАСПОЛОЖЕНЫ СТРЕЛОВИДНО ПО ОТНОШЕНИЮ К ВЕКТОРУ ОКРУЖНОЙ СКОРОСТИ СЕЧЕНИЯ ЛОПАСТИ, А В КОНЦЕ ЛОПАСТИ УСТАНОВЛЕН КОМПРЕССОРНЫЙ ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (Патент №2495269).The goal is achieved in that the aircraft comprises a fuselage, wings, turboprop and jet PROPELLER WITH HARD propeller (Patent №2378155), FIXED INSTALLATION blade longitudinal axis which is disposed sweep relative to the vector circumferential speed of blade section, and at the end BLADES A COMPRESSOR AIR-REACTIVE ENGINE IS INSTALLED (Patent No. 2495269).

Между достигаемым техническим эффектом и существом изобретения имеется следующая причинно-следственная связь:Between the achieved technical effect and the essence of the invention there is the following causal relationship:

Стреловидное по отношению к вектору окружной скорости сечения лопасти расположение лопастей жесткого воздушного винта с фиксированной геометрией лопастей по патенту №2378155 на высокой дозвуковой скорости позволяет существенно отодвинуть начало появления волнового кризиса, а на сверхзвуковой скорости способствует получению высоких характеристик профиля лопасти.Arrow-shaped relative to the vector of the peripheral speed of the blade section, the location of the blades of a rigid propeller with a fixed blade geometry according to patent No. 2378155 at high subsonic speed allows you to significantly postpone the onset of the wave crisis, and at supersonic speed helps to obtain high characteristics of the blade profile.

На фиг. 1 представлена схема высокоскоростного высокоэкономичного самолета с реактивным пропеллером.In FIG. 1 shows a diagram of a high-speed, highly economical jet propeller aircraft.

На крыле самолета (1) установлен турбовинтовой двигатель (2), а в хвостовой части фюзеляжа (3) расположен реактивный пропеллер (4), снабженный компрессорным воздушно-реактивныым двигателем (5).A turboprop engine (2) is installed on the wing of the aircraft (1), and in the rear of the fuselage (3) there is a jet propeller (4) equipped with a compressor air-jet engine (5).

Самолет работает следующим образом: разгон самолета и горизонтальный полет до скорости 500-600 км/час осуществляется посредством обычных турбовинтовых двигателей (2). На скорости 500-600 км/час включается реактивный пропеллер (4), а воздушный винт турбореактивного двигателя останавливают и устанавливают лопасти винта во флюгерное положение. Затем самолет разгоняется реактивным пропеллером до скорости 900-1000 км/час. Посадка самолета осуществляется в обратной последовательности и перед самой посадкой лопасти винта турбовинтового двигателя устанавливают на отрицательные углы.The aircraft operates as follows: acceleration of a plane and horizontal flight to a speed of 500-600 km / h is carried out using conventional turboprop engines (2). At a speed of 500-600 km / h, the jet propeller (4) is turned on, and the propeller of the turbojet engine is stopped and the rotor blades are set in the vane position. Then the aircraft is accelerated by a jet propeller to a speed of 900-1000 km / h. The landing of the aircraft is carried out in the reverse order, and just before landing the rotor blades of the turboprop engine are set to negative angles.

ОБОСНОВАНИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА СХЕМЫ САМОЛЕТА:SUBSTANTIATION OF ADVANTAGES OF THE AIRCRAFT SCHEME:

1. ПОВЫШЕНИЕ СКОРОСТИ ПОЛЕТА ОБУСЛОВЛЕНО СУЩЕСТВЕННЫМ УВЕЛИЧЕНИЕМ УГЛА СТРЕЛОВИДНОСТИ ЛОПАСТИ РЕАКТИВНОГО ПРОПЕЛЛЕРА ПО СРАВНЕНИЮ С УГЛОМ СТРЕЛОВИДНОСТИ ЛОПАСТИ ИЗВЕСТНЫХ СОВРЕМЕННЫХ ВИНТОВ ВИНТОВЕНТИЛЯТОРОВ.1. THE INCREASE OF THE FLIGHT SPEED IS DUE TO THE SIGNIFICANT INCREASE OF THE ANSWER ANGLE OF THE BLADE OF THE REACTIVE PROPELLER COMPARED TO THE ANGLE OF THE ARROW OF THE BLADE OF THE KNOWN MODERN SCREWS OF THE HELICOPTER.

2. ПОВЫШЕНИЕ ЭКОНОМИЧНОСТИ ОБУСЛОВЛЕНО ВЫСОКИМ КПД КОМПРЕССОРНОГО ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ по Патенту №2495269.2. EFFICIENCY INCREASE IS DUE TO THE HIGH EFFICIENCY OF A COMPRESSOR AIR-REACTIVE ENGINE according to Patent No. 2495269.

На фиг.2 представлена схема расположения лопастей воздушного винта по патенту №2378155. Из схемы расположения лопастей видно, что при четырех опорных силовых лопастях длиной равной 0,5 R угол стреловидности продольной оси лопасти по отношению к вектору окружной скорости сечения лопасти в конце лопасти равен 30°, на радиусе 0,7 R угол равен 45°, а на радиусе 0,5 R угол стреловидности достигает величины 70°Figure 2 presents the layout of the blades of the propeller according to patent No. 2378155. From the arrangement of the blades, it can be seen that with four supporting force blades of a length equal to 0.5 R, the sweep angle of the longitudinal axis of the blade with respect to the vector of the peripheral speed of the blade section at the end of the blade is 30 °, at a radius of 0.7 R the angle is 45 °, and at a radius of 0.5 R, the sweep angle reaches 70 °

При окружной сверхзвуковой скорости вращения концов лопастей винта 300-600 м/сек, естественно, область аэродинамической поверхности лопасти с максимальным проявлением волнового кризиса (скорость притекания потока воздуха к поверхности лопасти соответствует числу М=1) будет расположена в области радиуса (0,7-0,6) R, где величина угла стреловидности лопасти достигает 60°-70°.At a peripheral supersonic rotational speed of the ends of the rotor blades of 300-600 m / s, naturally, the region of the aerodynamic surface of the blade with the maximum manifestation of the wave crisis (the velocity of the air flow to the surface of the blade corresponds to the number M = 1) will be located in the radius region (0.7- 0.6) R, where the value of the sweep angle of the blade reaches 60 ° -70 °.

Поскольку концы лопастей винта при этом работают на сверхзвуковой скорости, далекой от скорости соответствующей области волнового кризиса, это позволит существенно уменьшить диаметр винта, увеличить скорость горизонтального полета самолета до высоких дозвуковых скоростей и в перспективе позволит винту работать на сверхзвуковой скорости полета самолетаSince the ends of the propeller blades operate at a supersonic speed far from the speed of the corresponding region of the wave crisis, this will significantly reduce the diameter of the propeller, increase the horizontal flight speed of the aircraft to high subsonic speeds and, in the future, will allow the propeller to operate at supersonic airplane speed

Фиксированная геометрия лопастей приводит к ухудшению характеристик винта на всех режимах, отличных от расчетного. Однако это одновременно ОГРОМНОЕ достижение, т.к. она упрощает и усиливает конструкцию высокоскоростного винта.The fixed geometry of the blades leads to a deterioration in the characteristics of the screw in all modes other than the calculated one. However, this is at the same time a HUGE achievement, as it simplifies and strengthens the design of the high-speed screw.

Наличие турбовинтовых двигателей позволит КАРДИНАЛЬНО УЛУЧШИТЬ ЭКОЛОГИЮ, т.к. именно для этого реактивный пропеллер включают только после набора высоты на скорости полета 600 км/час, что ОГРАДИТ ЛЮДЕЙ, ПРОЖИВАЮЩИХ В РАЙОНЕ АЭРОДРОМА, ОТ ШУМА И ЗАГАЗОВАННОСТИ ТЕРРИТОРИИ ДВИГАТЕЛЯМИ РЕАКТИВНОГО ПРОПЕЛЛЕРА, ПО МОЩНОСТИ НА ПОРЯДОК ПРЕВОСХОДЯЩИМИ МОЩНОСТЬ ТВД ЭТОГО ЛАЙНЕРА.The presence of turboprop engines will DIRECTLY IMPROVE ECOLOGY, as it is for this reason that the jet propeller is turned on only after climbing at a speed of 600 km / h, which will PROVIDE PEOPLE RESIDING IN THE AERODROME AREA FROM NOISE AND GAS CAPACITY OF THE REACTIVE PROPELLER ENGINES, FROM FROM GREAT AREA.

Известно, что для получения максимальной эффективности работы авиационных двигателей при создания тяги необходимо отбрасывать как можно большую массу воздуха с как можно меньшим ускорением. Достигается это в двухконтурных и винтовентиляторных двигателях путем сложения потоков воздуха на выходе из реактивного сопла с потоком воздуха от винта вентилятора или винтовентилятора.It is known that in order to obtain the maximum efficiency of aircraft engines when creating thrust, it is necessary to discard as much air mass as possible with as little acceleration as possible. This is achieved in dual-circuit and rotor-fan engines by adding the air flows at the outlet of the jet nozzle with the air flow from the fan screw or fan.

В компрессорном воздушно-реактивном двигателе по патенту №2495269 эта же цель достигается на входе в реактивное сопло, где в камере смешения газов смешивается газ из камеры сгорания с потоком воздуха от компрессора предварительного сжатия воздуха. Кроме того, это приводит к уменьшению скорости истечения газа из сопла, что позволит использовать меньшую рабочую окружную скорость вращения сопла, т.е. позволит установить сопло не на конце лопасти, расположенной стреловидно, а на конце силовой опорной лопасти винта.In the compressor jet engine according to the patent No. 2495269, the same goal is achieved at the entrance to the jet nozzle, where in the gas mixing chamber gas from the combustion chamber is mixed with the air stream from the air pre-compressor. In addition, this leads to a decrease in the rate of gas outflow from the nozzle, which allows the use of a lower working peripheral speed of rotation of the nozzle, i.e. will allow you to install the nozzle not at the end of the blade, located swept, but at the end of the power support blades of the screw.

Claims

A high-speed, highly economical aircraft containing a fuselage, a wing, a turboprop engine and a propeller with a fixed geometry of the blades, the longitudinal axes of which are swept in relation to the vector of the peripheral speed of the section of the blades, with a compressor jet engine installed at the end of each blade.