RU2693895C1 - Вертолет с центробежным компрессором - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям вертолетов. Вертолет содержит центробежный компрессор, заменяющий рулевой винт. С коллектора центробежного компрессора по касательной к плоскости лопаточного колеса выходит через сопла воздух для компенсации реактивного момента винта и лопаточного колеса. Из коллектора вертикально вниз выходит воздух через сопла для подъема и снижения. Неравномерно по левому и правому борту через сопла выходит воздух для компенсации кренящего момента несущего винта. Из коллектора через отклоняющиеся от вертикали сопла выходит воздух для движения, поворота и торможения вертолета. Обеспечивается возможность компенсации реактивного и кренящего моментов несущего винта вертолета, создание тяги для подъема, поворота и движения вертолета. 2 ил.

Description

Изобретение относится к механике, в частности, к авиационной технике.

В качестве аналога представить разработку Белонце - Шаубергера «летающую тарелку», где в качестве несущего винта вертолета используется центробежный компрессор (4), каждая ступень которого эффективнее, чем осевого компрессора, винта. В качестве аналога и можно представить вертолет МИ 24 с крылом без традиционной механизации, создающую совместно с несущим винтом подъемную силу. Крыло расположено в зоне нисходящего воздушного потока несущего винта. В качестве прототипа можно представить вертолет предложенный патентом РФ №2611296, где технический результат достигается тем, что применяется частично или полностью цельноповоротное крыло или с традиционной механизацией, в любом случае по типу, предложенному патентом РФ №2288141, при этом, одна плоскость крыла располагается перед несущим винтом, а другая плоскость за несущим винтом вне зоны нисходящего воздушного потока несущего винта. Но при этом режимы висения, подъема и посадки используют рулевой винт, что снижает эффективность вертолета.

Задачей изобретения является применение центробежного компрессора, его описание приведено (6) и чертеж (рис. 8.8) на стр. 468-369. Центробежный компрессор применяется, по крайней мере, для компенсации реактивного и кренящего моментов несущего винта вертолета взамен рулевого винта.

Центробежный компрессор применяется для движения, режима висения и подъема, снижения вертолета. Следовательно, снижение веса, и повышение энергоэффективности вертолета.

Указанный технический результат достигается тем, что применяется воздушный центробежный компрессор с коллектором и реактивными соплами с задвижками и регуляторами вектора тяги на выходе воздуха из коллектора компрессора для создания тяги для компенсации реактивного и кренящего моментами несущего винта вертолета, для создания тяги подъема, поворота и движения вертолета.

Сопоставимый анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый ВЕРТОЛЕТ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМ КОМПРЕССОРОМ позволяет осуществить все режимы висения, движения взлета и посадки, подъема и снижения.

Автору неизвестна конструкция вертолета с подобным применением воздушного центробежного компрессора с реактивными соплами для компенсации реактивного и склоняющего моментов несущего винта вертолета и движения, режима висения, подъема и снижения. Следовательно, заявляемое решение соответствует критерию «новизна».

Сравнение заявляемого решения с прототипом позволило выявить в нем признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «Изобретательский уровень».

Сущность технического решения подтверждается чертежами (фиг. 1, фиг. 2), на которых представлены варианты конструкций заявляемого вертолета

На фиг. 1 представлен ВЕРТОЛЕТ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМ КОМПРЕССОРОМ, где фюзеляж вертолета 1, двигатель 2, несущий винт 3, центробежный компрессор с коллектором 4, киль 9, хвостовая плоскость крыла 6 с цельноповоротной частью его 5, носовая плоскость крыла 8 с цельноповоротной частью его 7. Хвостовая 6 и носовая 8 плоскости крыла располагаются вне зоны нисходящего воздушного потока несущего винта. Для примера поясняющего способы применения центробежного компрессора и многофункциональность его, при одновинтовой схеме суммируются реактивные моменты от несущего винта и лопастного колеса и кренящего момента от несущего винта, служит только для их компенсации.

Подъемная сила летательного аппарата слагается из подъемной силы, раздвинутых по длине фюзеляжа плоскостей крыла и несущего винта вертолета, и режиме висения центробежного компрессора при открытых соплах 11 и 12. Во время движения, висения сопла 10 и 13 открыты для истекающего воздуха и компенсации реактивного момента от несущего винта и лопастного колеса компрессора, но во время движения закрыты сопла 12 и открыты сопла 11 для компенсации кренящего момента от несущего винта вертолета. Такое соотношение открытых и закрытых сопел при разных режимах вертолета верно, для различного вида симметричных крыльев и без них тоже.

На фиг. 2 вертолет с ассиметричными крыльями и центробежным компрессором по мощности, влиянию, подъемной силе более рулевого винта, реактивный момент несущего винта и реактивный момент соплового колеса складываются, при одновинтовой схеме. На фиг. 2 фюзеляж вертолета 27, двигатель 14, несущий винт 15, центробежный компрессор с коллектором 16, хвостовая плоскость крыла 18 с цельноповоротной частью его 17, носовая плоскость крыла 19 с цельноповоротной частью его 20. Хвостовая 18 и носовая 19 плоскости крыла располагаются вне зоны нисходящего воздушного потока несущего винта. Компенсация кренящего момента от несущего винта только с помощью ассиметричных крыльев, а реактивного момента с помощью ассиметричных крыльев и сопла 22 и 28 Сопла правого борта 23, 26 и сопла левого борта 24, 25 с отклоняющимися векторами тяги от вертикали в сторону носа и хвоста вертолета служат для подъема, спуска, висения, а также для торможения, отклонение в сторону носа, ускоренного движения, отклонение в сторону хвоста, поворота, отклонение сопла правого и левого борта в разные стороны.

Для понимания сущности технического решения предлагаемого автором приведу подробное описание вариантов конструкций (фиг. 1, фиг. 2) заявляемого вертолета и центробежного компрессора, классическое описание его приведено на стр. 468-369 чертеж (рис. 8.8) (6). Ступень центробежного компрессора имеет рабочее колесо, представляющее вращающуюся лопаточную систему, сжимаемый воздух поступает из камеры всасывания (0-1). В рабочем колесе (1-2) под действием центробежных сил происходит повышение давления и кинетической энергии воздуха.

Безлопаточный диффузор (2-3) служит для частичного преобразования кинетической энергии за рабочим колесом в потенциальную энергию. В лопаточном диффузоре (3-4) вследствие увеличения проходного сечения практически заканчивается преобразование кинетической энергии воздуха в статическое давление. Затем поток воздуха (4-5) входит в коллектор. Из которого по касательной к плоскости лопаточного колеса выходит через сопла воздух для компенсации реактивного момента винта и лопаточного колеса. Из коллектора вертикально вниз выходит воздух через сопла для подъема и снижения, неравномерно по левому и правому борту для компенсации кренящего момента от несущего винта. Из коллектора с отклоняющимися от вертикали сопла, выходит воздух для ускорения движения, отклонение в сторону хвоста, торможения вертолета, отклонение в сторону носа, Взамен рулевого винта вертолета для компенсации реактивного момента от несущего винта вертолета, определен многофункциональный центробежный компрессор. При одновинтовой схеме вертолета реактивные моменты от несущего винта и лопаточного колеса складываются, а при соосной схеме с несущим винтом и центробежным компрессором, где реактивный момент это разность реактивного момента винта и компрессора, а кренящий момент только от несущего винта. Действия, при неравенстве реактивного моментов винта и лопаточного колеса соответствующие фиг. 1 и фиг. 2, а при равенстве их отсутствуют сопла 22 и 28.

Соотношение подъемной силы несущего винта и центробежного компрессора от полного за несущим винтом или за центробежным компрессором, а компрессор как средство компенсация реактивного и кренящего моментов, взамен рулевого винта вертолета, до за несущим винтом вертолета только функция стабилизации вертолета в пространстве, а за центробежным компрессором оставшаяся часть подъемной силы.

На фиг. 1 представлен ВЕРТОЛЕТ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМ КОМПРЕССОРОМ, где фюзеляж вертолета 1, двигатель 2, несущий винт 3, центробежный компрессор с коллектором 4, киль 9, хвостовая плоскость крыла 6 с цельноповоротной частью его 5, носовая плоскость крыла 8 с цельноповоротной частью его 7. Хвостовая 6 и носовая 8 плоскости крыла располагаются вне зоны нисходящего воздушного потока несущего винта. Для примера поясняющего способы применения центробежного компрессора и гибкость, многофункциональность его, компрессор служит только для компенсации реактивных моментов складывающегося из моментов от несущего винта и лопастного колеса и кренящего момента от несущего винта. Подъемная сила летательного аппарата слагается из подъемной силы, раздвинутых по длине фюзеляжа плоскостей крыла и несущего винта вертолета, и в режиме висения центробежного компрессора при открытых соплах 11 и 12. Во время движения, висения сопла 10 и 13 открыты для истекающего воздуха и компенсации реактивного момента от несущего винта и лопастного колеса компрессора. Во время движения закрыты сопла 12 и открыты сопла 11 для компенсации кренящего момента от несущего винта вертолета. Такое соотношение действительно для различного вида симметричных крыльев и без них тоже. На фиг. 2 вертолет с ассиметричными крыльями и центробежным компрессором по мощности, влиянию, подъемной силе более рулевого винта, реактивный момент несущего винта реактивный момент соплового колеса складываются, На фиг. 2 фюзеляж вертолета 27, двигатель 14, несущий винт 15, центробежный компрессор с коллектором 16, хвостовая плоскость крыла 18 с цельноповоротной частью его 17, носовая плоскость крыла 19 с цельноповоротной частью его 20. Хвостовая 18 и носовая 19 плоскости крыла располагаются вне зоны нисходящего воздушного потока несущего винта. Компенсация кренящего момента от несущего винта только с помощью ассиметричных крыльев, а реактивного момента с помощью ассиметричных крыльев и сопла 22 и 28 Сопла правого борта 23, 26 и сопла левого борта 24, 25 с отклоняющимися векторами тяги от вертикали в сторону носа и хвоста вертолета служат для подъема, спуска, висения, а также для торможения, отклонение в сторону носа, ускоренного движения, отклонение в сторону хвоста, поворота, отклонение сопла правого и левого борта в разные стороны.

Гибкость и многофункциональность центробежного компрессора совместно с соплами, соплами с задвижками, соплами с отклоняющимися от вертикали векторами тяги, в отношении вертолета взамен рулевого винта одновинтового вертолета и для подъема, висения, торможения, ускоренного движения, поворота. А также для соосной схемы вертолета для тех же функций снизит расход топлива в отношении прототипа. Следовательно, вертолет с центробежным компрессором экономичнее

Техническим результатом изобретения является появление, кроме вертикального, режима, горизонтального, с пробегом, взлета и посадки, горизонтального подъема и снижения без изменения угла тангажа, движение по маршруту при совместном действии подъемной силы крыла, несущего винта и центробежного компрессора, и, как следствие, уменьшение энергопотребления при движении по маршруту, при взлете и посадке.

Следовательно, производство ВЕРТОЛЕТА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМ КОМПРЕССОРОМ экономически эффективно.

Источники информации

1. Г.И. Сыпачёв. Патент РФ №2288141

2. Н.А. Секач.

Боевой вертолет МИ 24-М. ООО "Издательский центр "Экспринт" 2001 г., 64 с.

3. Патент РФ №2611296

4. Википедия. Лопастные компрессоры

5. Википедия. Летающий диск Белонце - Шаубергера.

6. Теплотехника. Под редакцией A.M. Архарова. М. Изд. МГТУ им Н.Э. Баумана 2004 г.

Claims (1)

1. Вертолет с центробежным воздушным компрессором, отличающийся тем, что не имеет рулевого винта, применяется центробежный компрессор с коллектором и реактивными с задвижками соплами, выходящими из коллектора по касательной к плоскости лопаточного колеса, которые служат для компенсации реактивного момента несущего винта и лопаточного колеса, из коллектора вертикально вниз выходит воздух для подъема и снижения, неравномерно по левому и правому борту для компенсации кренящего момента от несущего винта, из коллектора с соплами с отклоняющимся от вертикали вектором тяги выходит воздух для ускорения движения, поворота и торможения вертолета.

Images