RU2571153C1 - Manned vtol aircraft with extra hydrogen module - Google Patents
Manned vtol aircraft with extra hydrogen module Download PDFInfo
- Publication number
- RU2571153C1 RU2571153C1 RU2014144467/11A RU2014144467A RU2571153C1 RU 2571153 C1 RU2571153 C1 RU 2571153C1 RU 2014144467/11 A RU2014144467/11 A RU 2014144467/11A RU 2014144467 A RU2014144467 A RU 2014144467A RU 2571153 C1 RU2571153 C1 RU 2571153C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine
- fuselage
- control unit
- electronic control
- pylons
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области авиационных летательных аппаратов тяжелее воздуха и, в частности, к пилотируемым летательным аппаратам вертикального взлета и посадки с дополнительным водородным модулем.The invention relates to the field of aviation aircraft heavier than air and, in particular, to manned aircraft of vertical take-off and landing with an additional hydrogen module.
Известна конструкция вертолета МИ-8, состоящая из фюзеляжа, несущего винта, хвостового винта, опорных колес [1].A known design of the MI-8 helicopter, consisting of a fuselage, a rotor, a tail rotor, and support wheels [1].
Это техническое решение имеет следующие недостатки: низкая активная безопасность; большие продольные и поперечные габариты из-за наличия длинной хвостовой балки и большого диаметра несущего винта, что в экстренной ситуации не позволяет пилоту полноценно почувствовать габариты вертолета и избежать столкновения с воздушными линиями электропередачи, деревьями, зданиями и сооружениями; низкая пассивная безопасность: при столкновении несущего винта с препятствием он мгновенно разрушается, части винта с большой скоростью разлетаются по всем направлениям и представляют большую опасность не только для пилота и пассажиров, разрушая силовой каркас вертолета, но и для окружающих людей. При столкновении хвостового винта с препятствием он разрушается, перестает компенсировать реактивный крутящий момент, вертолет начинает вращаться вокруг вертикальной оси, несущий винт теряет тягу, вертолет падает и при столкновении с землей фюзеляж либо выдерживает вертикальные перегрузки, либо разрушается, при этом несущий винт может задеть грунт и также разрушиться.This technical solution has the following disadvantages: low active safety; large longitudinal and transverse dimensions due to the presence of a long tail boom and a large rotor diameter, which in an emergency does not allow the pilot to fully feel the dimensions of the helicopter and avoid collisions with overhead power lines, trees, buildings and structures; low passive safety: when a rotor collides with an obstacle, it collapses instantly, parts of the rotor fly apart at high speeds in all directions and pose a great danger not only to the pilot and passengers, destroying the helicopter’s power frame, but also to people around them. When the tail rotor collides with an obstacle, it collapses, ceases to compensate for reactive torque, the helicopter begins to rotate around the vertical axis, the rotor loses traction, the helicopter falls and when it collides with the ground, the fuselage either withstands vertical overloads or collapses, while the rotor can touch the ground and also collapse.
Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному является пилотируемый летательный аппарат (типа летающая тарелка), состоящий из фюзеляжа, двигателя и несущего винта вертикального подъема [2].The closest technical solution in relation to the proposed one is a manned aircraft (such as a flying saucer), consisting of a fuselage, an engine and a vertical lift rotor [2].
Основными недостатками этого летательного аппарата являются:The main disadvantages of this aircraft are:
использование в качестве получения подъемной силы небольшой части верхней поверхности аппарата, в частности только кольцевой площадки составного крыла, в то время как поверхность купола при подъеме и полете на малых скоростях не участвует в образовании подъемной силы по закону аэродинамики. В процессе получения подъемной силы участвует только воздух, имея относительно небольшую скорость по сравнению с продуктами сгорания реактивного двигателя, таким образом, значительно уменьшая возможную подъемную силу, которая по закону аэродинамики сильно зависит от скорости газа над крылом;the use of a small part of the upper surface of the apparatus, in particular, only the annular platform of the composite wing, as receiving lift, while the surface of the dome when lifting and flying at low speeds does not participate in the formation of lifting force according to the law of aerodynamics. In the process of obtaining the lifting force, only air is involved, having a relatively low speed compared with the combustion products of a jet engine, thus significantly reducing the possible lifting force, which, according to the law of aerodynamics, strongly depends on the gas velocity above the wing;
высокое сопротивление воздуха узкой кольцевой щели на входе и щелевидных отверстий на выходе, сложность конструкции в связи с применением редуктора, двух двигателей, устройства поворота лопастей и, как следствие, увеличение массы летательного аппарата;high air resistance of a narrow annular gap at the inlet and slit-like openings at the outlet, design complexity due to the use of a gearbox, two engines, rotor blades and, as a result, an increase in the mass of the aircraft;
уменьшение эффективности работы винта вертикального подъема, так как он стоит после кольцеобразного крыла и работает на всасывание при большом сопротивлении узкой кольцеобразной щели.the decrease in the efficiency of the vertical lift screw, since it stands after the annular wing and works on suction with a large resistance to a narrow annular gap.
Заявитель ставил перед собой задачу разработки новой конструкции высокоэффективного летательного аппарата вертикального взлета и посадки, характеризующегося низким расходом топлива, простотой конструкции и высокой подъемной силой, высоким уровнем активной и пассивной безопасности, простым и удобным управлением, способностью возвращаться в положение равновесия при отклонении оси симметрии от вертикального положения на основе использования сочетания принципов создания подъемной силы самолета и вертолета.The applicant set himself the task of developing a new design of a highly efficient aircraft for vertical take-off and landing, characterized by low fuel consumption, simplicity of construction and high lift, high level of active and passive safety, simple and convenient control, the ability to return to the equilibrium position when the axis of symmetry deviates from vertical position through the use of a combination of the principles of creating the lifting force of an airplane and a helicopter.
Вышеуказанный технический положительный результат был достигнут за счет новой совокупности существенных конструктивных признаков предложенного пилотируемого летательного аппарата вертикального взлета и посадки с дополнительным водородным модулем, изложенной в нижепредставленной формуле изобретения: «пилотируемый летательный аппарат вертикального взлета и посадки с дополнительным водородным модулем, состоящий из фюзеляжа, стартового двигателя и несущего винта; верхняя часть имеющего вертикальную ось вращения фюзеляжа, выполненная по форме выпуклой или вогнутой фигур вращения, состоит из скрепленных между собой вертикальных лейнеров, горизонтальных шпангоутов и моторамы, образующих закрытый оболочкой ее каркас, нижняя часть фюзеляжа, выполненная по форме вытянутой выпуклой фигуры вращения, состоит из скрепленных между собой вертикальных лейнеров и горизонтальных шпангоутов, образующих закрытый оболочкой ее каркас, верхняя и нижняя части фюзеляжа скреплены друг с другом и в месте стыка скрепления на нижней части фюзеляжа расположены кронштейны с закрепленными на них упругими стойками колесного шасси, закрепленный на мотораме в верхней части фюзеляжа и соединенный с электронным блоком управления стартовый двигатель выполнен как двигатель внутреннего сгорания или турбовинтовой двигатель, на верхней перегородке моторамы установлен делитель потока, выполненный в форме вогнутой фигуры вращения, на валу стартового двигателя установлен мотор-генератор, подключенный к электронному блоку управления, при этом несущий винт аппарата закреплен на выходном валу стартового двигателя и расположен в полости аэродинамического кольца, состоящего из верхнего и нижнего плоских колец, скрепленных радиально расположенными шпангоутами на верхних шипах пилонов и обшитых изнутри и снаружи цилиндрическими оболочками, пилоны нижними шипами закреплены на мотораме, аэродинамическое кольцо выполнено с верхним аэродинамическим элементом в форме усеченного тора и нижним аэродинамическим элементом в виде дюзы, на переднем и заднем пилонах радиально расположены дополнительные электрические двигатели с рулевыми винтами, связанные с электронной системой стабилизации, входящей в электронный блок управления, в верхней части фюзеляжа ниже аэродинамического кольца на пилонах расположено верхнее замкнутое кольцевое крыло с закрылками, снабженными электромеханическими приводами, соединенными кабелями с электронным блоком управления, одновременно на пилонах расположено нижнее кольцевое крыло, кабина пилота, ограниченная верхней и нижней перегородками и включающая органы управления, приборную панель, кресло пилота, кресло пассажира, жгут проводов от органов управления и электронный блок управления, на нижней перегородке закреплена аккумуляторная батарея, питающая посредством кабеля электронный блок управления, в нижнем отсеке фюзеляжа установлены аккумуляторы-баки водорода и кислорода, выполненные в форме тора, по осевой центральной линии аппарата установлен связанный с электронным блоком управления форсажный реактивный двигатель с отклоняемым вектором тяги на электроприводах, закрепленных на нижней перегородке, вышеупомянутые аккумуляторы-баки водорода и кислорода имеют патрубки подачи жидкого азота, заправочные патрубки жидкого водорода и жидкого кислорода и топливопроводы водорода и кислорода к вышеуказанному двигателю, на боковых пилонах установлены открывающиеся обтекатели, внутри которых помещены парашюты и электромеханические приводы выброса парашютов, связанные с электронным блоком управления; выпуклая верхняя часть фюзеляжа выполнена в форме полусферы; нижняя часть фюзеляжа выполнена в форме половины эллипсоида вращения; верхняя часть фюзеляжа выполнена по форме вогнутой закрытой торовой поверхности; стартовый двигатель внутреннего сгорания содержит управляемый от электромеханического привода карбюратор, к которому подсоединен топливопровод, связанный с расположенным на верхней перегородке моторамы топливным баком, выпускной патрубок с глушителем, закрепленный на внутренней поверхности моторамы блок зажигания, связанный посредством высоковольтного провода со свечей зажигания и через входящий в него кабель - с электронным блоком управления; стартовый турбовинтовой двигатель состоит из турбины, редуктора, мотор-генератора, выпускного коллектора, при этом к турбине подходят топливопровод, кабель управления подачей топлива и стартером и кабель зажигания, причем на выходной вал турбины установлен несущий винт; на аэродинамическом кольце шарнирно закреплены крылья, имеющие электромеханический привод от органов управления; под аэродинамическим кольцом на пилонах шарнирно закреплены закрылки, выполненные в виде профиля крыла и имеющие механический привод от органов управления».The above technical positive result was achieved due to a new set of essential structural features of the proposed manned vertical take-off and landing aircraft with an additional hydrogen module, as set forth in the following claims: "vertical manned aircraft with vertical hydrogen take-off and landing, consisting of a fuselage, starting engine and rotor; the upper part of the fuselage having a vertical axis of rotation, made in the form of a convex or concave rotation figures, consists of vertical liners fastened together, horizontal frames and motor frames forming its frame covered by a shell, the lower part of the fuselage made in the form of an elongated convex figure of rotation consists of vertical liners and horizontal frames fastened together, forming its frame closed by a shell, the upper and lower parts of the fuselage are fastened to each other and at the junction On the bottom of the fuselage there are brackets with elastic struts of the wheel chassis fixed to them, mounted on an engine mount in the upper part of the fuselage and connected to the electronic control unit, the starting engine is designed as an internal combustion engine or a turboprop engine, a flow divider is installed on the upper partition of the engine mount in the form of a concave rotation figure, a motor generator is installed on the shaft of the starting engine, connected to the electronic control unit, while the main rotor is appa the ATA is mounted on the output shaft of the starting engine and is located in the cavity of the aerodynamic ring, consisting of upper and lower flat rings fastened with radially arranged frames on the upper pylons of the pylons and sheathed inside and outside by cylindrical shells, the pylons with the lower spikes are fixed on the motor mount, the aerodynamic ring is made with the an aerodynamic element in the form of a truncated torus and a lower aerodynamic element in the form of a nozzle, additional radially located on the front and rear pylons electric motors with tail rotors associated with the electronic stabilization system included in the electronic control unit, in the upper part of the fuselage below the aerodynamic ring on the pylons there is an upper closed annular wing with flaps equipped with electromechanical drives connected by cables to the electronic control unit, simultaneously located on the pylons lower annular wing, cockpit, bounded by upper and lower partitions and including controls, dashboard, saw seat the passenger seat, the wiring harness from the controls and the electronic control unit, a battery is fixed to the lower partition, which feeds the electronic control unit via cable, and hydrogen and oxygen tanks in the lower fuselage are mounted in the form of a torus along the axial center line the apparatus is equipped with an afterburning jet engine connected to the electronic control unit with a deviating thrust vector on electric drives mounted on the lower partition, the aforementioned batteries hydrogen and oxygen fish tanks have liquid nitrogen supply pipes, liquid hydrogen and liquid oxygen fuel pipes, and hydrogen and oxygen fuel lines to the aforementioned engine; opening fairings are installed on the side pylons, inside which parachutes and electromechanical parachute ejection drives are placed, connected to the electronic control unit ; the convex upper part of the fuselage is made in the form of a hemisphere; the lower part of the fuselage is made in the form of half an ellipsoid of revolution; the upper part of the fuselage is made in the form of a concave closed torus surface; the starting internal combustion engine comprises a carburetor controlled by an electromechanical drive, to which a fuel line is connected, connected to a fuel tank located on the upper partition of the engine mount, an exhaust pipe with a silencer, an ignition unit fixed to the internal surface of the engine mount, connected via a high-voltage wire to the spark plugs and through his cable - with an electronic control unit; the starting turboprop engine consists of a turbine, a reducer, a motor generator, an exhaust manifold, while a fuel line, a fuel supply and starter control cable and an ignition cable are suitable for the turbine, and a rotor is installed on the turbine output shaft; wings with an electromechanical drive from the controls are articulated on the aerodynamic ring; under the aerodynamic ring on the pylons, flaps hinged in the form of a wing profile and having a mechanical drive from the controls are pivotally fixed. ”
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид пилотируемого летательного аппарата вертикального взлета и посадки с дополнительным водородным модулем с выпуклой верхней частью фюзеляжа, выполненного согласно настоящему изобретению, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, что на фиг. 1, вид спереди; на фиг. 3 - то же, что на фиг. 1, вид сверху; на фиг. 4 - аккумулятор-бак водорода и кислорода, вид сверху; на фиг. 5 - то же, что на фиг. 1, вариант с вогнутой верхней частью фюзеляжа, вид сбоку; на фиг. 6 - то же, что на фиг. 5, вид спереди; на фиг. 7 - то же, что на фиг. 6, показаны дополнительные крылья; на фиг. 8 - то же, что на фиг. 7, вид сверху; на фиг. 9 - то же, что на фиг. 2, показан механический привод выброса парашютов посредством троса и кольца; на фиг 10 - то же, что на фиг. 1, показан стартовый турбовинтовой двигатель; на фиг. 11 - показан заявляемый летательный аппарат на фиг. 1 в режиме взлета; на фиг. 12 - показан заявляемый летательный аппарат в режиме полета на высоту до 10 км; на фиг. 13 - показан заявляемый летательный аппарат при работе форсажного реактивного двигателя с отклоняемым вектором тяги; на фиг. 14 - то же, что на фиг. 13, при работе форсажного реактивного двигателя в режиме набора высоты до 50 км; на фиг. 15 показан заявляемый летательный аппарат в режиме торможения при помощи несущего винта; на фиг. 16 показано приземление заявляемого летательного аппарата на парашютах при отказе всех бортовых систем, вид спереди; на фиг. 17 показан заявляемый летательный аппарат в равновесном положении, вид сверху; на фиг. 18 показан заявляемый летательный аппарат в режиме поворота против часовой стрелки, вид сверху; на фиг. 19 показан заявляемый летательный аппарат в режиме поворота по часовой стрелке, вид сверху; на фиг. 20 показан заявляемый летательный аппарат в режиме авторотации (вращения с окружной скоростью V на крыле) для обеспечения безопасного снижения (приземления) аппарата.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is a side view of a general view of a manned vertical take-off and landing aircraft with an additional hydrogen module with a convex upper part of the fuselage made in accordance with the present invention; in FIG. 2 is the same as in FIG. 1, front view; in FIG. 3 is the same as in FIG. 1, top view; in FIG. 4 - battery-tank of hydrogen and oxygen, top view; in FIG. 5 is the same as in FIG. 1, a variant with a concave upper part of the fuselage, side view; in FIG. 6 is the same as in FIG. 5, front view; in FIG. 7 is the same as in FIG. 6 shows additional wings; in FIG. 8 is the same as in FIG. 7, top view; in FIG. 9 is the same as in FIG. 2 shows a mechanical drive for ejecting parachutes through a cable and a ring; in FIG. 10 is the same as in FIG. 1 shows a starting turboprop engine; in FIG. 11 - shows the inventive aircraft in FIG. 1 in take-off mode; in FIG. 12 - shows the inventive aircraft in flight mode to a height of 10 km; in FIG. 13 - shows the claimed aircraft when the afterburner jet engine with a deflected thrust vector; in FIG. 14 is the same as in FIG. 13, when the afterburning jet engine is in climb mode up to 50 km; in FIG. 15 shows the inventive aircraft in braking mode with the rotor; in FIG. 16 shows the landing of the inventive aircraft by parachute in case of failure of all on-board systems, front view; in FIG. 17 shows the inventive aircraft in equilibrium, top view; in FIG. 18 shows the inventive aircraft in a counterclockwise rotation mode, top view; in FIG. 19 shows the inventive aircraft in a clockwise rotation mode, top view; in FIG. 20 shows the inventive aircraft in autorotation mode (rotation with a peripheral speed V on the wing) to ensure safe reduction (landing) of the device.
Предлагаемый пилотируемый летательный аппарат вертикального взлета и посадки с дополнительным водородным модулем содержит расположенный по вертикальной оси симметрии фюзеляж 1, стартовый двигатель 2 и несущий винт 3. Верхняя часть 4 фюзеляжа 1 выполняется по форме выпуклой, например, полусферы или вогнутой фигур вращения. Нижняя часть 5 фюзеляжа 1 выполняется по форме вытянутой выпуклой фигуры вращения, например половины эллипсоида вращения. Верхняя часть 4 фюзеляжа 1 состоит из скрепленных между собой вертикальных лейнеров 6, горизонтальных шпангоутов 7 и моторамы 8, составляющих каркас верхней части 4 фюзеляжа 1; поверх данного каркаса закрепляется оболочка 9. В свою очередь, нижняя часть 5 фюзеляжа 1 состоит из скрепленных между собой вертикальных лейнеров 10 и горизонтальных шпангоутов 11, составляющих каркас нижней части 5 фюзеляжа 1, поверх которого закрепляется оболочка 12. Верхняя и нижняя части 4, 5 фюзеляжа 1 скрепляются друг с другом и в месте стыка на нижней части 5 фюзеляжа 1 устанавливаются кронштейны 13, на которые крепятся упругие стойки 14 шасси с колесами 15.The proposed manned vertical takeoff and landing aircraft with an additional hydrogen module comprises a
Стартовый двигатель 2 является, например, двигателем внутреннего сгорания, и он закрепляется на мотораме 8 в верхней части 4 фюзеляжа 1. Из двигателя 2 выходит выпускной патрубок 16, на который надет глушитель 17. На внутренней поверхности моторамы 8 закрепляется блок зажигания 18, из которого выходит высоковольтный провод 19 к свече зажигания 20. В блок зажигания 18 вводится кабель 21, идущий от электронного блока управления 22. Карбюратор 23 двигателя 2 работает от электромеханического привода 24, связанного кабелем 25 с электронным блоком управления 22. К карбюратору 23 подсоединяется топливопровод 26, связанный с топливным баком 27. На мотораме 8 устанавливается делитель потока 28 в форме вогнутой фигуры вращения, а на валу двигателя 2 устанавливается мотор-генератор 29, подключенный кабелем 30 к электронному блоку управления 22. На выходном валу двигателя 2 также крепится несущий винт 3 и располагается в полости аэродинамического кольца 31, которое состоит из верхнего и нижнего плоских колец 32 и 33, скрепленных радиально расположенными шпангоутами 34. Аэродинамическое кольцо 31 обшито изнутри и снаружи цилиндрическими оболочками 35 и 36, закрепляется на верхних шипах пилонов 37, нижними шипами закрепленными на мотораме 8, и имеет верхний аэродинамический элемент 38 в форме усеченного тора и нижний аэродинамический элемент 39 в виде дюзы. На переднем и заднем пилонах 37 радиально располагаются электрические двигатели 40 с рулевыми винтами 41, связанные кабелями 42 с электронным блоком управления 22. В области верхней части 4 фюзеляжа 1 ниже аэродинамического кольца 31 на пилонах 43 располагается верхнее замкнутое кольцевое крыло 44 с закрылками 45, имеющими электромеханические приводы 46, связанные кабелями 47 с электронным блоком управления 22. На пилонах 48 располагается нижнее замкнутое кольцевое крыло 49.The
Кабина пилота ограничена верхней 50 и нижней 51 перегородками и включает органы управления 52, приборную панель 53, кресло пилота 54, жгут проводов 55 от органов управления и электронный блок управления 22. На нижней перегородке 51 крепится аккумуляторная батарея 56, которая питает электронный блок управления 22 или заряжается от мотор-генератора 29 через кабель 57.The cockpit is limited by the upper 50 and lower 51 partitions and includes
В нижнем отсеке нижней части 5 фюзеляжа 1 устанавливаются аккумуляторы-баки 58, 59 водорода и кислорода в форме тора. Точно по центральной вертикальной оси фюзеляжа 1 устанавливается реактивный (форсажный с отклоняемым вектором тяги) двигатель 60, работающий на электроприводах 61, закрепляемых на нижней перегородке 51 и соединенных кабелями 62 с электронным блоком управления 22. Аккумуляторы-баки 58, 59 водорода и кислорода имеют патрубки 63 подачи жидкого азота, заправочные патрубки 64, 65 жидкого водорода и жидкого кислорода, топливопроводы 66, 67 водорода и кислорода к реактивному двигателю 60. Реактивный двигатель 60 связан кабелем 68 с электронным блоком управления 22.In the lower compartment of the
На боковых пилонах 37 устанавливаются открывающиеся обтекатели 69, внутри которых располагаются сложенные парашюты 70 и электромеханические приводы 71 выброса парашютов 70, связанные кабелями 72 с электронным блоком управления 22 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4).On the
Верхняя часть 73 фюзеляжа 1 (фиг. 5, 6) может быть выполнена по форме вогнутой фигуры вращения, например по форме вогнутой закрытой торовой поверхности.The
На наружных боковых поверхностях аэродинамического кольца 31 на кронштейнах 74 могут быть шарнирно закреплены крылья 75, которые имеют электромеханические приводы 76, связанные кабелем 77 с электронным блоком управления 22. На крыльях 75 шарнирно устанавливаются закрылки 78, которые имеют электромеханические приводы 79, связанные кабелями 80 с электронным блоком управления 22 (фиг. 7, 8).On the outer side surfaces of the aerodynamic ring 31,
Привод 81 выброса парашютов 70 может быть выполнен механическим с помощью троса 82 и кольца 83, размещенного на кресле пилота 54 (фиг. 9).The
Стартовый двигатель 2 может быть выполнен как турбовинтовой двигатель 84, закрепляемый на мотораме 8. Он состоит из турбины 85, редуктора 86, мотор-генератора 87, выпускного коллектора 88. К турбине 85 подходит топливопровод 26, кабель 89 управления подачей топлива, мотор-генератором, кабель зажигания 90; на выходной вал турбины 85 установлен несущий винт 3 (фиг. 10).Starting
Изобретение работает следующим образом.The invention works as follows.
Режим взлета. На режиме взлета пилот дает команду с органов управления 52 на электронный блок управления 22, который выдает соответствующий электрический сигнал по кабелю 25 на электромеханический привод 24 карбюратора 23, при этом обороты стартового двигателя 2 повышаются, тяга несущего винта 3 увеличивается; одновременно с этим электронный блок управления 22 выдает электрический сигнал на работу электромеханических приводов 46, которые перемещают закрылки 45 вниз, также увеличивая подъемную силу; параллельно электронный блок управления 22 отслеживает малейшие угловые перемещения вокруг вертикальной оси и включает в работу электрические двигатели 40 с рулевыми винтами 41, которые в каждый момент времени уравновешивают реактивный крутящий момент от двигателя 2 и несущего винта 3. Наступает момент, когда сила тяги несущего винта 3 и подъемная сила на кольцевых крыльях 44 и 49 превышают силу тяжести летательного аппарата, и он взлетает (фиг. 11). Порядок работы стартового турбовинтового двигателя 83 аналогичен порядку работы двигателя 2 внутреннего сгорания.Takeoff mode. In take-off mode, the pilot gives a command from the
Режим полета на высоте до 10 км. В режиме полета пилот дает команду с органов управления 52 на электронный блок управления 22, который выдает соответствующий электрический сигнал на работу электромеханических приводов 46, при этом передний закрылок поднимается вверх, уменьшая подъемную силу, а задний закрылок опускается вниз, увеличивая подъемную силу, одновременно электронный блок управления 22 дает электрический сигнал по кабелю 25 на электромеханический привод 24 карбюратора 23, несколько повышая обороты стартового двигателя 2 и тягу винта 3 в зависимости от выбранной скорости (фиг. 12).Flight mode at an altitude of 10 km. In flight mode, the pilot gives a command from the
Режим полета на высоте до 50 км, работа водородного модуля. Потолок для летательных аппаратов вертолетного типа - 10 км, далее работа воздушного винта становится неэффективной и предлагается использование дополнительного реактивного двигателя на водороде и кислороде. Сначала пилот включает в работу реактивный двигатель 60 через органы управления 52, электронный блок управления 22, кабель 68; далее пилот через органы управления 52 посылает сигнал на электронный блок управления 22 на выключение стартового двигателя 2, при этом перестает поступать напряжение на свечу зажигания 20. Далее нужно вывести летательный аппарат на более пологую траекторию движения относительно линии горизонта. Для этого пилот дает соответствующую команду через органы управления 52 на электронный блок управления 22, с которого соответствующий электрический сигнал поступает на электроприводы 61 через кабели 62. Тогда реактивный двигатель 60 поворачивается относительно продольной оси фюзеляжа, создавая поворотный момент и заставляя летательный аппарат уходить на более пологую траекторию с более высокой скоростью. Образование поворотного момента при работе реактивного двигателя с отклоняемым вектором тяги пояснено на фиг. 13. Корректировка траектории, таким образом, может происходить на всей продолжительности полета при работе реактивного двигателя. После выхода на оптимальную траекторию набора высоты электроприводы 61 возвращают реактивный двигатель в исходное положение, и набор высоты продолжается вплоть до потолка 50 км (фиг. 14).Flight mode at an altitude of up to 50 km, the operation of the hydrogen module. The ceiling for helicopter-type aircraft is 10 km, then the propeller operation becomes ineffective and it is proposed to use an additional jet engine using hydrogen and oxygen. First, the pilot starts the
Торможение при помощи несущего винта 3. При снижении летательный аппарат разворачивает потоком воздуха, так как сопротивление кольцевых крыльев 44, 49 больше, чем нижней части 5 фюзеляжа 1; в дополнение к этому в работу включается несущий винт 3, который также поглощает часть набранной кинетической энергии и уменьшает скорость снижения (фиг. 15).Braking with the
Приземление с помощью парашютов 70. Приземление на парашютах 70 может происходить как при отказе двигателя 2, при этом электронный блок управления 22 автоматически по кабелям 72 посылает электрический сигнал на электромеханические приводы 71 выброса парашютов 70, так и при отказе всех бортовых систем. В этом случае пилот тянет за кольцо 82, расположенное на кресле пилота 54 (фиг. 9, фиг. 16).
Поворот вокруг вертикальной оси. По умолчанию электронный блок управления 22 отслеживает малейшие угловые перемещения вокруг вертикальной оси и включает в работу электрические двигатели 40 с рулевыми винтами 41, которые в каждый момент времени создают суммарный момент MR и уравновешивают реактивный крутящий момент MДв от двигателя 2 и несущего винта 3. Таким образом, по умолчанию летательный аппарат находится в равновесном положении (фиг. 17). Начало поворота летательного аппарата против часовой стрелки, если смотреть сверху, характеризуется усиленной работой электрических двигателей 40 с рулевыми винтами 41, при этом усиление электрического сигнала контролируется электронным блоком управления 22 и по требованию органов управления 52 (фиг. 18). Электрические двигатели 40 с рулевыми винтами 41 работают в таком режиме в течение времени, необходимого для поворота на заданный угол. При завершении поворота происходит возвращение режима работы электрических двигателей 40 с рулевыми винтами 41 в исходный режим и дальнейшее кратковременное уменьшение оборотов, при этом возникает тормозящий момент, останавливающий поворот фюзеляжа 1. Для поворота по часовой стрелке пилот подает посредством органов управления 52 соответствующую команду в электронный блок управления 22, который управляет работой электрических двигателей 40 с рулевыми винтами 41, которые, в свою очередь, уменьшают обороты и соответственно тягу, а летательный аппарат при этом поворачивается по часовой стрелке (фиг. 19). По завершению необходимого поворота летательного аппарата электрические двигатели 40 с рулевыми винтами 41 кратковременно увеличивают обороты, компенсируют приданный момент импульса и возвращаются в исходное положение.Rotate around a vertical axis. By default, the
Боковые крылья 75 позволяют использовать явление авторотации для безопасного приземления - когда вся площадь круга, ометаемого боковыми крыльями 75 при вращении, участвует в торможении летательного аппарата. Для этого по кабелям 80 подается электрический сигнал на электромеханические приводы 79 для поворота одного закрылка 78 вниз, а другого вверх, при этом возникает поворачивающий момент, который вращает крылья 75, а вместе с ними и летательный аппарат с окружной скоростью V на крыле (фиг. 20).
Предлагаемый пилотируемый летательный аппарат вертикального взлета и посадки с дополнительным водородным модулем характеризуется существенными преимуществами в сравнении с известными техническими решениями аналогичного назначения. Каркасная конструкция фюзеляжа и оптимальная компоновка летательного аппарата обеспечивают высокую жесткость конструкции, значительный запас прочности при перегрузках и, как следствие, существенное повышение активной и пассивной безопасности.The proposed manned aircraft vertical takeoff and landing with an additional hydrogen module is characterized by significant advantages compared with the known technical solutions for a similar purpose. The frame structure of the fuselage and the optimal layout of the aircraft provide high structural rigidity, a significant margin of safety during overloads and, as a result, a significant increase in active and passive safety.
Достоинство на малых скоростях полета заявленного летательного аппарата - остойчивость, то есть это способность возвращаться в положение равновесия при отклонении оси симметрии от вертикального положения. Здесь важную роль играют как система стабилизации, включающая в себя замкнутые кольцевые крылья с закрылками, имеющими электромеханический привод, связанный с электронным блоком управления, так и компоновка - расположение центра тяжести как можно ниже. Особенно это относится к взлету и посадке: управление должно быть удобным и простым.The advantage at low flight speeds of the claimed aircraft is stability, that is, it is the ability to return to the equilibrium position when the axis of symmetry deviates from the vertical position. Here, an important role is played by both the stabilization system, which includes closed annular wings with flaps having an electromechanical drive connected to the electronic control unit, and the layout - the location of the center of gravity as low as possible. This is especially true for takeoff and landing: control should be convenient and simple.
Отличительной особенностью этого летательного аппарата является маневренность: движение влево, вправо, назад, вперед, вертикально вверх, вертикально вниз.A distinctive feature of this aircraft is its maneuverability: moving left, right, back, forward, vertically up, vertically down.
При взлете и посадке на грунт в связи с тем, что забор воздуха для работы двигателя происходит либо из самой верхней точки летательного аппарата, либо внутри фюзеляжа, то многократно уменьшается забор воздуха с песком, пылью, частицами грунта, травой, листьями. Особенно эта проблема актуальна при посадке на песчаный грунт, когда поднимаются клубы пыли, песка, растительность.When taking off and landing on the ground due to the fact that the air intake for engine operation occurs either from the highest point of the aircraft or inside the fuselage, the air intake with sand, dust, particles of soil, grass, leaves is greatly reduced. This problem is especially relevant when landing on sandy soil, when clouds of dust, sand, vegetation rise.
Основное внимание авторы уделяли проблеме активной безопасности своего летательного аппарата. При отказе основного двигателя с помощью кратковременной работы мотор-генератора может быть погашено до 30% веса летательного аппарата. При наличии двух крыльев можно также осуществить свободный полет и погасить до 50% действия силы тяжести. Упругие стойки шасси погасят кинетическую энергию при приземлении. В случае отказа бортовых систем у пилота есть шанс выпустить парашюты и приземлиться.The authors focused on the problem of active safety of their aircraft. In case of failure of the main engine with the help of short-term operation of the motor-generator, up to 30% of the weight of the aircraft can be repaid. If you have two wings, you can also carry out free flight and extinguish up to 50% of the action of gravity. Elastic landing gear absorb kinetic energy when landing. In the event of a failure on-board systems, the pilot has a chance to release parachutes and land.
Таким образом, заявляемая конструкция пилотируемого летательного аппарата вертикального взлета и посадки с дополнительным водородным модулем, по мнению авторов, является наиболее безопасной на скоростях полета до 300 км/ч.Thus, the claimed design of a manned aircraft with vertical takeoff and landing with an additional hydrogen module, according to the authors, is the safest at flight speeds of up to 300 km / h.
В настоящее время авторы работают над изготовлением и проверкой работоспособности отдельных узлов заявляемого летательного аппарата, сборкой его модели (демонстрировалась на воздушном салоне летом этого года в Жуковском Московской области) в целом и испытаниями в реальных полевых условиях (как проходит данная работа, можно видеть из прилагаемых к материалам заявки пяти фотографий).Currently, the authors are working on the manufacture and testing of the individual components of the claimed aircraft, assembling its model (demonstrated at the air show this summer in the Zhukovsky Moscow Region) as a whole and testing in real field conditions (how this work goes, you can see from the attached to the application materials of five photos).
Источники информацииInformation sources
[1]. Журнал «Техника молодежи» №1, стр. 32, 1970.[one]. Journal "Technology of Youth" No. 1, p. 32, 1970.
[2]. Описание изобретения к патенту РФ №2365522 «Летающая тарелка», B64C 39/06, B64C 27/20, B64C 29/02, заявлено 21.01.2008, опубликовано 27.08.2009.[2]. Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2365522 "Flying saucer", B64C 39/06, B64C 27/20, B64C 29/02, filed January 21, 2008, published August 27, 2009.
[3]. Описание изобретения к патенту РФ №2303558 «Вертосамолет», B64C 27/04, заявлено 09.09.2005, опубликовано 27.07.2007.[3]. Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2303558 "Helicopter", B64C 27/04, claimed 09.09.2005, published July 27, 2007.
[4]. Описание изобретения к патенту РФ №2266846 «Летательный аппарат вертикального взлета и посадки», B64C 29/02, B64C 21/04, заявлено 20.01.2004, опубликовано 27.12.2005.[four]. Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2266846 "Aircraft of vertical take-off and landing", B64C 29/02, B64C 21/04, claimed January 20, 2004, published December 27, 2005.
[5]. Описание изобретения к патенту РФ №2063908 «Летательный аппарат Белашова», B64C 27/08, заявлено 28.10.1993, опубликовано 20.07.1996.[5]. Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2063908 "Belashov Aircraft", B64C 27/08, claimed on 10.28.1993, published on 07.20.1996.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014144467/11A RU2571153C1 (en) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | Manned vtol aircraft with extra hydrogen module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014144467/11A RU2571153C1 (en) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | Manned vtol aircraft with extra hydrogen module |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2571153C1 true RU2571153C1 (en) | 2015-12-20 |
Family
ID=54871267
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014144467/11A RU2571153C1 (en) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | Manned vtol aircraft with extra hydrogen module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2571153C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021000028A1 (en) * | 2019-07-03 | 2021-01-07 | Alberto Carlos Pereira Filho | Vertical take-off and landing cocoon-type flying vehicle |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3127131A (en) * | 1964-03-31 | sudrow | ||
US3314628A (en) * | 1964-11-18 | 1967-04-18 | Thomas E Myers | Ducted rotor aircraft |
RU2118600C1 (en) * | 1997-06-30 | 1998-09-10 | Вячеслав Петрович Медведев | Aerodynamic propulsor |
-
2014
- 2014-11-06 RU RU2014144467/11A patent/RU2571153C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3127131A (en) * | 1964-03-31 | sudrow | ||
US3314628A (en) * | 1964-11-18 | 1967-04-18 | Thomas E Myers | Ducted rotor aircraft |
RU2118600C1 (en) * | 1997-06-30 | 1998-09-10 | Вячеслав Петрович Медведев | Aerodynamic propulsor |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021000028A1 (en) * | 2019-07-03 | 2021-01-07 | Alberto Carlos Pereira Filho | Vertical take-off and landing cocoon-type flying vehicle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6535839B2 (en) | Vertical take-off and landing aircraft | |
US20190185155A1 (en) | Vertical takeoff and landing aircraft | |
US9862486B2 (en) | Vertical takeoff and landing aircraft | |
US9878257B2 (en) | Aerial vehicles and methods of use | |
US10124890B2 (en) | Modular nacelles to provide vertical takeoff and landing (VTOL) capabilities to fixed wing aerial vehicles, and associated systems and methods | |
US9789768B1 (en) | Full-segregated thrust hybrid propulsion for airplanes | |
US5145129A (en) | Unmanned boom/canard propeller v/stol aircraft | |
RU141669U1 (en) | VERTICAL TAKEOFF AND LANDING FLIGHT | |
CN108698690A (en) | UAV with the wing plate component for providing effective vertical takeoff and throwing power | |
US8011614B2 (en) | Bird vortex flying machine | |
JPH05501095A (en) | turbo craft | |
CN104364154A (en) | Aircraft, preferably unmanned | |
RU2527248C1 (en) | Drone with hybrid power plant (versions) | |
CN105882970B (en) | Fuel power independently drives large-scale plant protection drone | |
RU2635431C1 (en) | Convertible aircraft | |
CN108382590A (en) | Composite wing unmanned plane | |
RU2521090C1 (en) | High-speed turboelectric helicopter | |
RU2674622C1 (en) | Convertiplane | |
CN112334386A (en) | Personal flight device for vertical takeoff and landing | |
US10689105B2 (en) | Passenger-carrying rotorcraft with fixed-wings for generating lift | |
EP2508401A1 (en) | Combined aircraft | |
EP3746364A1 (en) | Vtol aircraft | |
RU2571153C1 (en) | Manned vtol aircraft with extra hydrogen module | |
RU196251U1 (en) | Unmanned Helicopter "SHADOW" | |
RU2529568C1 (en) | Cryogenic electrical convertiplane |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181107 |