RU2710839C1 - Helicopter - Google Patents
Helicopter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2710839C1 RU2710839C1 RU2018144543A RU2018144543A RU2710839C1 RU 2710839 C1 RU2710839 C1 RU 2710839C1 RU 2018144543 A RU2018144543 A RU 2018144543A RU 2018144543 A RU2018144543 A RU 2018144543A RU 2710839 C1 RU2710839 C1 RU 2710839C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- helicopter
- gas turbine
- turbine engine
- screws
- fuselage
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/04—Helicopters
- B64C27/08—Helicopters with two or more rotors
- B64C27/10—Helicopters with two or more rotors arranged coaxially
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/22—Compound rotorcraft, i.e. aircraft using in flight the features of both aeroplane and rotorcraft
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D27/00—Arrangement or mounting of power plant in aircraft; Aircraft characterised thereby
- B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plant
- B64D27/10—Aircraft characterised by the type or position of power plant of gas-turbine type
- B64D27/14—Aircraft characterised by the type or position of power plant of gas-turbine type within or attached to fuselage
Abstract
Description
Изобретение относится к авиации, более конкретно - к вертолетам с газоткрбинным двигателям и направлено на повышение безопасности их полета.The invention relates to aviation, and more specifically to helicopters with gas turbine engines and is aimed at improving the safety of their flight.
Вертолет является винтокрылым летательным аппаратом, у которого подъемная и движущая силы создаются одним или несколькими несущими винтами. Такие винты располагаются параллельно земле, а их лопасти устанавливаются под определенным углом к плоскости вращения, причем угол установки может изменяться в достаточно широких пределах - от нуля до 30 градусов. Установка лопастей на ноль градусов называется холостым ходом винта или флюгированием. В этом случае несущий винт не создает подъемной силы.A helicopter is a rotary-wing aircraft, in which the lifting and driving forces are created by one or more rotors. Such screws are parallel to the ground, and their blades are installed at a certain angle to the plane of rotation, and the installation angle can vary over a fairly wide range - from zero to 30 degrees. Setting the blades to zero degrees is called idle screw or feathering. In this case, the rotor does not generate lift.
Во время вращения лопасти захватывают воздух и отбрасывают его в направлении, противоположном движению винта. В результате перед винтом создается зона пониженного давления, а за ним - повышенного. В случае вертолета так возникает подъемная сила, которая очень похожа на образование подъемной силы фиксированным крылом самолета. Чем больше угол установки лопастей, тем большую подъемную силу создает несущий винт.During rotation, the blades capture air and discard it in the opposite direction to the movement of the screw. As a result, a low pressure zone is created in front of the screw, and a high pressure zone is created behind it. In the case of a helicopter, a lift arises this way, which is very similar to the formation of lift by a fixed wing of an airplane. The larger the angle of the blades, the greater the lifting force creates a rotor.
Характеристики несущего винта определяются двумя основными параметрами - диаметром и шагом. Диаметр винта определяет возможности вертолета по взлету и посадке, а также отчасти величину подъемной силы. Шаг винта - это воображаемое расстояние, которое воздушный винт пройдет в несжимаемой среде при определенном угле установки лопастей за один оборот. Последний параметр влияет на подъемную силу и скорость вращения ротора, которую на большей части полета летчики стараются держать неизменной, меняя только угол установки лопастей.The characteristics of the rotor are determined by two main parameters - diameter and pitch. The diameter of the propeller determines the helicopter's take-off and landing capabilities, as well as partly the magnitude of the lifting force. The pitch of the screw is the imaginary distance that the propeller travels in an incompressible medium at a certain angle of installation of the blades in one revolution. The last parameter affects the lifting force and rotor speed, which the pilots try to keep constant for most of the flight, changing only the angle of the blades.
Вертолет является винтокрылым летательным аппаратом, у которого подъемная и движущая силы создаются одним или несколькими несущими винтами. Такие винты располагаются параллельно земле, а их лопасти устанавливаются под определенным углом к плоскости вращения, причем угол установки может изменяться в достаточно широких пределах - от нуля до 30 градусов. Установка лопастей на ноль градусов называется холостым ходом винта или флюгированием. В этом случае несущий винт не создает подъемной силы.A helicopter is a rotary-wing aircraft, in which the lifting and driving forces are created by one or more rotors. Such screws are parallel to the ground, and their blades are installed at a certain angle to the plane of rotation, and the installation angle can vary over a fairly wide range - from zero to 30 degrees. Setting the blades to zero degrees is called idle screw or feathering. In this case, the rotor does not generate lift.
Во время вращения лопасти захватывают воздух и отбрасывают его в направлении, противоположном движению винта. В результате перед винтом создается зона пониженного давления, а за ним - повышенного. В случае вертолета так возникает подъемная сила, которая очень похожа на образование подъемной силы фиксированным крылом самолета. Чем больше угол установки лопастей, тем большую подъемную силу создает несущий винт.During rotation, the blades capture air and discard it in the opposite direction to the movement of the screw. As a result, a low pressure zone is created in front of the screw, and a high pressure zone is created behind it. In the case of a helicopter, a lift arises this way, which is very similar to the formation of lift by a fixed wing of an airplane. The larger the angle of the blades, the greater the lifting force creates a rotor.
Характеристики несущего винта определяются двумя основными параметрами - диаметром и шагом. Диаметр винта определяет возможности вертолета по взлету и посадке, а также отчасти величину подъемной силы. Шаг винта - это воображаемое расстояние, которое воздушный винт пройдет в несжимаемой среде при определенном угле установки лопастей за один оборот. Последний параметр влияет на подъемную силу и скорость вращения ротора, которую на большей части полета летчики стараются держать неизменной, меняя только угол установки лопастей.The characteristics of the rotor are determined by two main parameters - diameter and pitch. The diameter of the propeller determines the helicopter's take-off and landing capabilities, as well as partly the magnitude of the lifting force. The pitch of the screw is the imaginary distance that the propeller travels in an incompressible medium at a certain angle of installation of the blades in one revolution. The last parameter affects the lifting force and rotor speed, which the pilots try to keep constant for most of the flight, changing only the angle of the blades.
При полете вертолета вперед и вращении несущего винта по часовой стрелке, набегающий поток воздуха сильнее воздействует на лопасти с левой стороны, из-за чего возрастает и их эффективность. В результате левая половина окружности вращения винта создает большую подъемную силу, чем правая, и возникает кренящий момент. Для его компенсации конструкторы придумали автомат перекоса - это особая система, которая уменьшает угол установки лопастей слева и увеличивает его справа, выравнивая таким образом подъемную силу по обе стороны винта.When the helicopter is flying forward and the rotor is rotated clockwise, the incoming air flow more strongly affects the blades on the left side, which increases their efficiency. As a result, the left half of the circle of rotation of the screw creates a greater lifting force than the right, and there is a heeling moment. To compensate, the designers came up with a swashplate - this is a special system that reduces the angle of installation of the blades on the left and increases it on the right, thus leveling the lifting force on both sides of the screw.
В целом, вертолет имеет несколько преимуществ и несколько недостатков перед самолетом. К преимуществам относится возможность вертикального взлета и посадки на площадки, диаметр которых в полтора раза превосходит диаметр несущего винта. При этом вертолет может на внешней подвеске перевозить крупногабаритные грузы. Вертолеты отличаются и лучшей маневренностью, поскольку могут висеть вертикально, лететь боком или задом-наперед, поворачиваться на месте.In general, a helicopter has several advantages and several disadvantages over an aircraft. The advantages include the possibility of vertical take-off and landing on sites whose diameter is one and a half times greater than the diameter of the rotor. In this case, the helicopter can carry bulky loads on the external sling. Helicopters are also distinguished by better maneuverability, since they can hang vertically, fly sideways or backwards, and rotate in place.
К недостаткам же относятся большее, чем у самолетов, потребление топлива, большая инфракрасная заметность из-за горячего выхлопа двигателя или двигателей, а также повышенная шумность. Кроме того, вертолетом в целом сложнее управлять из-за ряда особенностей. Например, летчикам вертолетов знакомы явления земного резонанса, флаттера, вихревого кольца, эффекта запирания несущего винта. Эти факторы могут приводить к разрушению или падению машины.The disadvantages include greater fuel consumption than aircraft, greater infrared visibility due to hot exhaust from the engine or engines, as well as increased noise. In addition, a helicopter as a whole is more difficult to control due to a number of features. For example, helicopter pilots are familiar with the phenomena of terrestrial resonance, flutter, a vortex ring, and the effect of locking a rotor. These factors can cause the machine to crash or crash.
У вертолетной техники любых схем существует режим авторотации. Он относится к аварийным режимам. Это означает, что при отказе, например, двигателя несущий винт или винты при помощи обгонной муфты отсоединяются от трансмиссии и начинают свободно раскручиваться набегающим потоком воздуха, тормозя падение машины с высоты. В режиме авторотации возможна управляемая аварийная посадка вертолета, причем вращающийся несущий винт через редуктор продолжает раскручивать рулевой винт и генератор.In helicopter technology of any circuit there is an autorotation mode. It refers to emergency modes. This means that if, for example, the engine fails, the main rotor or screws are disconnected from the transmission by means of an overrunning clutch and begin to spin freely with an oncoming air stream, slowing down the machine from falling from a height. In autorotation mode, a controlled emergency landing of a helicopter is possible, and a rotating rotor through the gearbox continues to spin the steering screw and generator.
Классическая схемаClassic design
Из всех типов вертолетных схем сегодня самой распространенной является классическая. При такой схеме машина имеет только один несущий винт, который может приводиться в движение одним, двумя или даже тремя двигателями. К этому типу, например, относятся ударные АН-64Е Guardian, AH-1Z Viper, Ми-28Н, транспортно-боевые Ми-24 и Ми-35, транспортные Ми-26, многоцелевые UH-60L Black Hawk и Ми-17, легкие Bell 407 и Robinson R22.Of all the types of helicopter circuits today, the most common is the classic. With this arrangement, the machine has only one rotor, which can be driven by one, two, or even three engines. This type, for example, includes the An-64E Guardian, AH-1Z Viper, Mi-28N, Mi-24 and Mi-35 transport and combat vehicles, Mi-26 transport vehicles, UH-60L Black Hawk and Mi-17 multipurpose light Bell 407 and Robinson R22.
При вращении несущего винта на вертолетах классической схемы возникает реактивный момент, из-за которого корпус машины начинает раскручиваться в сторону вращения ротора. Для компенсации момента используют рулевое устройство на хвостовой балке. Как правило им является рулевой винт, но это может быть и фенестрон (винт в кольцевом обтекателе) или несколько воздушных сопел на хвостовой балке.When the rotor rotates on helicopters of the classical scheme, a reactive moment arises, due to which the machine body begins to unwind in the direction of rotation of the rotor. To compensate for the moment use the steering device on the tail boom. As a rule, it is a tail rotor, but it can be a fenestron (a screw in an annular cowl) or several air nozzles on the tail boom.
Вторая схема вертолетаThe second scheme of the helicopter
Второй по распространенности вертолетной схемой является соосная. В ней рулевой винт отсутствует, зато есть два несущих винта - верхний и нижний. Они располагаются на одной оси и вращаются синхронно в противоположных направлениях. Благодаря такому решению винты компенсируют реактивный момент, а сама машина получается несколько более устойчивой по сравнению с классической схемой. Кроме того, у вертолетов соосной схемы практически отсутствуют перекрестные связи в каналах управления.The second most common helicopter scheme is coaxial. There is no steering screw in it, but there are two main rotors - the upper and lower. They are located on the same axis and rotate synchronously in opposite directions. Thanks to this solution, the screws compensate for the reactive moment, and the machine itself turns out to be somewhat more stable compared to the classical scheme. In addition, coaxial-type helicopters have virtually no cross-connections in control channels.
Наиболее известным производителем вертолетов соосной схемы является российская компания «Камов». Она выпускает корабельные многоцелевые вертолеты Ка-27, ударные Ка-52 и транспортные Ка-226. Все они имеют по два винта, расположенных на одной оси друг под другом. Машины соосной схемы, в отличие от вертолетов классической схемы, способны, например, делать воронку, то есть выполнять облет цели по кругу, оставаясь на одном и том же расстоянии от нее. При этом носовая часть всегда остается развернутой в сторону цели. Управление рысканием осуществляется подтормаживанием одного из несущих винтов.The most famous coaxial helicopter manufacturer is the Russian company Kamov. It produces Ka-27 multi-purpose ship helicopters, Ka-52 attack helicopters and Ka-226 transport helicopters. All of them have two screws located on the same axis one below the other. The machines of the coaxial scheme, in contrast to the helicopters of the classical scheme, are able, for example, to make a funnel, that is, to fly around the target in a circle, remaining at the same distance from it. In this case, the nose always remains deployed towards the target. Yaw control is performed by braking one of the rotors.
В целом управлять вертолетами соосной схемы несколько проще, чем обычными, особенно в режиме висения. Но существуют и свои особенности. Например, при выполнении петли в полете может случиться перехлест лопастей нижнего и верхнего несущего винтов. Кроме того, в проектировании и производстве соосная схема более сложна и дорога, чем классическая схема. В частности из-за редуктора, передающего вращение вала двигателя на винты, а также автомата перекоса, синхронно устанавливающего угол лопастей на винтах.In general, coaxial helicopter control is somewhat easier than conventional helicopters, especially in hover mode. But there are also their own characteristics. For example, when performing a loop in flight, overlapping of the lower and upper rotor blades may occur. In addition, in the design and manufacture of a coaxial circuit, it is more complex and expensive than the classical circuit. In particular, due to the gearbox that transfers the rotation of the motor shaft to the screws, as well as the swash plate, which simultaneously sets the angle of the blades on the screws.
Известен безопасный вертолет по патенту РФ на изобретение №2333135, МПК В64С 27/04, опубл. 10.09.2008 г.Known safe helicopter according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2333135, IPC ВСС 27/04, publ. September 10, 2008
Этот вертолет содержит тяговый двигатель и несущий винт с вертикальной осью, на вершине которой располагается четное количество, но не менее четырех лопастей. Вертолет также содержит соединительное устройство, выполняющее роль трансмиссии в режиме работы тягового двигателя, а в режиме работы стартовых двигателей - роль механизма обгонной муфты. Каждая вторая лопасть несущего винта имеет расчетно-укороченный размер габаритной длины и включает в свое устройство один или несколько элементарных работающих, например, на твердом топливе стартовых двигателей. Изобретение позволяет повысить безопасность при аварийной посадке вертолета.This helicopter contains a traction engine and a rotor with a vertical axis, on top of which there is an even number, but not less than four blades. The helicopter also contains a connecting device that plays the role of a transmission in the operating mode of the traction engine, and in the operating mode of the starting engines - the role of a freewheel mechanism. Each second rotor blade has a calculated shortened dimension of overall length and includes in its device one or more elementary starting engines, for example, operating on solid fuel. The invention improves safety during emergency landing of a helicopter.
Недостаток: низкая надежность.Disadvantage: low reliability.
Известен вертолет по патенту РФ на изобретение №2335432, МПК В64С 27/04, опубл. 10.10.2008 г.Known helicopter according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2335432,
Этот вертолет включает фюзеляж и соосные винты, причем винтов может быть два или более и они могут быть разного диаметра. По меньшей мере, один из винтов - управляемый с изменяемым шагом, а остальные - с фиксированным шагом. Во втором варианте вертолет имеет хвостовую балку с эластичной пневмокамерой на конце, причем при поднятой балке блокируется снижение тяги. В третьем варианте двигатель и редуктор размещены в отдельной мотогондоле, расположенной над фюзеляжем на пилонах и/или эластичных вставках.This helicopter includes a fuselage and coaxial screws, and the screws can be two or more and they can be of different diameters. At least one of the screws is controlled with a variable pitch, and the rest with a fixed pitch. In the second embodiment, the helicopter has a tail boom with an elastic pneumatic chamber at the end, and when the beam is raised, thrust reduction is blocked. In the third embodiment, the engine and gearbox are placed in a separate engine nacelle located above the fuselage on the pylons and / or elastic inserts.
Недостаток: низкая надежность вертолета связанная с тем, что при поломке одного винта тяги другого недостаточно для его посадки и, кроме того, возникновение дисбаланса нарушает работу второго винта.Disadvantage: low reliability of the helicopter due to the fact that when one propeller breaks, the thrust of the other is not enough to land it and, in addition, the occurrence of an imbalance disrupts the operation of the second propeller.
Известен вертолет по патенту РФ №2284284, МПК B64D 45/04, опубл. 27.08.2006.Known helicopter according to the patent of the Russian Federation No. 2284284,
Этот вертолет имеет систему безопасного приземления падающего во время воздушной аварии вертолета. Система безопасного приземления содержит парашют, размещенный в пустотелом цилиндре, расположенном в полости вала трансмиссии, на котором установлен несущий винт, а также расположенные в нижней части фюзеляжа вертолета реактивные двигатели торможения и надувные устройства. Указанный пустотелый вал выполнен в виде стальной трубы и имеет зубчатые колеса привода, выполненные на нем как одно целое.This helicopter has a safe landing system for a helicopter falling during an air accident. The safe landing system contains a parachute located in a hollow cylinder located in the cavity of the transmission shaft on which the rotor is mounted, as well as jet braking engines and inflatable devices located in the lower part of the helicopter fuselage. The specified hollow shaft is made in the form of a steel pipe and has gear wheels of the drive, made on it as one unit.
Недостатки:Disadvantages:
- применение парашютов для спасения вертолетов, имеющих очень большой вес нереально,- the use of parachutes to rescue helicopters with a very large weight is unrealistic,
- применение надувных средств также нереально для больших вертолетов и кроме того они пожароопасны,- the use of inflatable means is also unrealistic for large helicopters and in addition they are fire hazardous,
- применение реактивных двигателей перспективно, но не указан тип реактивного двигателя и способ его применения. Применение пвердотопливных ракетных двигателей нереально из-за их пожаро- и взрывоопасное. Применение жидкостных ракетных двигателей проблематично из-за необходимости постоянной транспортировки окислителя. Применение ГТД возможно, но необходимо разработать его конструкцию, место установки и способ применения. Этого нет в пат. РФ №2284284. Кроме того, по этому патенту предполагается совместное применение парашютов и реактивных двигателей (нескольких), что снижает надежность вертолета.- the use of jet engines is promising, but the type of jet engine and the method of its use are not indicated. The use of solid rocket engines is unrealistic due to their fire and explosion hazard. The use of liquid rocket engines is problematic due to the need for continuous transportation of the oxidizing agent. The use of gas turbine engines is possible, but it is necessary to develop its design, installation location and method of application. This is not in US Pat. RF №2284284. In addition, this patent assumes the combined use of parachutes and jet engines (several), which reduces the reliability of the helicopter.
Известен вертолет по патенту РФ на изобретение №2148537, МПК В64С 7/20, опубл. 10.05.200 г., прототип.Known helicopter according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2148537,
Этот вертолет содержит корпус, воздушно-реактивный двигатель создания силы тяги для горизонтального полета, несущие винты, которые расположены внутри указанного корпуса и служат компрессором воздушно-реактивного двигателя, двигатель, который предназначен для вращения указанных несущих винтов, и кабину пилота. Предусмотрена защитная сетка, под которой расположены несущие винты. Створки расположены внизу под сеткой и предназначены для взлета и посадки.This helicopter contains a housing, an air-jet engine for generating thrust for horizontal flight, rotors that are located inside the housing and serve as a compressor for an air-jet engine, an engine that is designed to rotate these rotors, and the cockpit. A protective net is provided under which the rotors are located. Sashes are located below the net and are designed for take-off and landing.
Недостаток: плохая безопасность полета в связи с тем, что при разрушении винта посадка вертолета почти всегда приведет к катастрофическим последствиям.Disadvantage: poor flight safety due to the fact that when the propeller is destroyed, helicopter landing will almost always lead to catastrophic consequences.
Задачи создания изобретения: повышение надежности и безопасности полета, упрощение управления и уменьшение осевых габаритов двигателя.Objectives of the invention: improving the reliability and safety of flight, simplifying control and reducing the axial dimensions of the engine.
Технический результат: обеспечение безопасной посадки при разрушении винта.Effect: ensuring a safe landing when the screw is destroyed.
Решение указанных задач достигнуто в вертолете, содержащем фюзеляж с днищем и хвостом, два соосных винта на концентрично расположенных валах, соединенных через редуктор с газотурбинным двигателем, имеющим воздухозаборник, компрессор, камеру сгорания, турбину и сопло, тем, что применен двухконтурный газотурбинный двигатель, установленный вертикально в центре масс фюзеляжа вертолета, содержащий биротативный газогенератор, включающий соединенные двумя валами биротативый компрессор и биротативную турбину, который установлен внутри обтекаемого осесиммертичного кожуха с образованием второго контура с внешним воздухозаборником и внешним соплом, перед биротативыым газогенератором установлен редуктор, выходные валы которого соединены с винтами, между The solution to these problems was achieved in a helicopter containing a fuselage with a bottom and a tail, two coaxial screws on concentric shafts connected through a gearbox to a gas turbine engine having an air intake, compressor, combustion chamber, turbine and nozzle, by using a double-circuit gas turbine engine installed vertically in the center of mass of the fuselage of the helicopter, containing a turotative gas generator, including a biirotational compressor connected to two shafts and a turotative turbine that is installed inside the casing of a rotational axisymmetric casing with the formation of a second circuit with an external air intake and an external nozzle, a gearbox is installed in front of the birotative gas generator, the output shafts of which are connected to the screws, between
газогенератором и винтами выполнен вентилятор, при этом на внешнем выходном валу установлен ротор вентилятора, а внутри обтекаемого осесимметричного кожуха в его верхней части выполнен статор вентилятора с входным направляющим аппаратом в отверстии фюзеляжа, между турбиной и соплом двухконтурного газотурбинного двигателя выполнена форсажная камера.a fan is made by a gas generator and screws, and a fan rotor is installed on the external output shaft, and a fan stator is installed inside the streamlined axisymmetric casing in its upper part with an inlet guide apparatus in the fuselage hole, an afterburner is made between the turbine and the nozzle of the double-circuit gas turbine engine.
Двухконтурный газотурбинный двигатель валом отбора мощности может быть соединен с вспомогательными агрегатами.A dual-circuit gas turbine engine with a power take-off shaft can be connected to auxiliary units.
На днище фюзеляжа может быть выполнена платформа безопасности, имеющая вертикальное отверстия для размещения внешнего сопла двухконтурного газотурбинного двигателя, внутренняя полость платформы безопасности заполнена демпфирующим материалом.On the bottom of the fuselage, a safety platform can be made having vertical openings for accommodating an external nozzle of a double-circuit gas turbine engine, the internal cavity of the safety platform is filled with damping material.
В качестве демпфирующего материала может быть применена сотовая конструкция.As the damping material, a honeycomb structure may be used.
В качестве демпфирующего материала может быть применена металлорезина.As the damping material, metal rubber may be used.
На конце хвоста может быть установлен маршевый движитель в виде толкающего винта.At the end of the tail, a propulsive propeller can be installed in the form of a pushing screw.
Фюзеляж может быть оборудован передними крыльями, на которых установлены маршевые двигатели.The fuselage can be equipped with front wings on which marching engines are installed.
Маршевые двигатели могут быть выполнены в виде турбовинтовых газотурбинных двигателей.Marching engines can be made in the form of turboprop gas turbine engines.
Маршевые двигатели могут быть выполнены в виде турбореактивных газотурбинных двигателей.Marching engines can be made in the form of turbojet gas turbine engines.
Сущность изобретения поясняется на чертежах (фиг. 1…12), где:The invention is illustrated in the drawings (Fig. 1 ... 12), where:
- на фиг. 1 приведена схема вертолета,- in FIG. 1 shows a diagram of a helicopter,
- на фиг. 2 приведен вид А на фиг. 1,- in FIG. 2 is a view A of FIG. 1,
- на фиг. 3 приведена схема компоновки винта, редуктора и газотурбинного двигателя,- in FIG. 3 shows the layout of the screw, gearbox and gas turbine engine,
- на фиг. 4 приведен газотурбинный двигатель вертолета, первый вариант в рабочем положении,- in FIG. 4 shows a gas turbine engine of a helicopter, the first option in working position,
- на фиг. 5 приведен газотурбинный двигатель вертолета, второй вариант в рабочем положении,- in FIG. 5 shows a gas turbine engine of a helicopter, the second option is in the working position,
- на фиг. 6 приведена конструкция газотурбинного двигателя вертолета, первый вариант, повернуто на 90°.- in FIG. 6 shows the design of a gas turbine engine of a helicopter; the first option is rotated 90 °.
- на фиг. 7 приведена конструкция газотурбинного двигателя вертолета, 2-й вариант, повернуто на 90°.- in FIG. 7 shows the design of a gas turbine engine of a helicopter, the 2nd option is rotated 90 °.
- на фиг. 8 приведена схема передачи мощности от ГТД на винты,- in FIG. 8 shows a diagram of the transfer of power from the turbine engine to the screws,
- на фиг. 9 приведен вариант вертолет с маршевым движителем на хвосте,- in FIG. 9 shows a variant of a helicopter with a marching propulsion on the tail,
- на фиг. 10 приведен вариант вертолет с маршевым двигателем на передних крыльях.- in FIG. 10 shows a variant of a helicopter with a marching engine on the front wings.
- на фиг. 11 приведена платформа безопасности,- in FIG. 11 shows the security platform,
- на фиг. 12 приведен разрез В - В.- in FIG. 12 shows section B - B.
Обозначения, принятые в описании:Designations accepted in the description:
фюзеляж 1,
верхний винт 2,
нижний винт 3,
внутренний соосный вал 4,internal
внешний соосный вал 5,external
редуктор 6,
внутренний выходной вал 7,
внешний выходной вал 8,
двухконтурный газотурбинный двигатель 9,dual-circuit
биротативный газогенератор 10,
внутренний вал 11,
внешний вал 12,
биротативный компрессор 13,
биротативная турбина 14.
обтекаемый осесиммертичный кожух 15,streamlined
второй контур 16.
внешний воздухозаборник 17,
внешнее сопло 18,
дожимной вентилятор 19,
ротор вентилятора 20,
статор вентилятора 21,
входной направляющий аппарат 22,
отверстие фюзеляжа 23,
вал отбора мощности 24,power take-off
днище 25,bottom 25,
платформа безопасности 26,
полость 27,
демпфирующий материал 28,damping
центральное отверстие 29,
посадочные опоры 30,landing supports 30,
воздухозаборник 31,
корпус компрессор 32,
камера сгорания 33,
форсунки 34,
корпус турбины 35,
сопло 36,
основная топливная система 37,
топливопровод 38,
топливный насос 39,
привод 40,
первый ротор 41,the first rotor 41,
второй ротор 42,second rotor 42,
опора 43,bearing 43,
внешние опоры 44,
муфта 45,
форсажная камера 46,
форсажный коллектор 47,
форсажная топливная система 48.afterburning
топливопровод 49,
форсажным насосом 50,
привод 51,
статор компрессора 52,
первый ротор компрессора 53,the first rotor of the
второй ротор компрессора 54,the second rotor of the
статор турбины 55,
первый ротор турбины 56,the first rotor of the
второй ротор турбины 57,the second rotor of the
внутренний редуктор 58,
вал привода агрегатов 59,
маршевый движитель 60,marching
хвост 61,
толкающий винт 62,pushing
вал 63,
муфта 64.
задние крылья 65,
маршевые двигатели 66,marching engines 66,
передние крылья 67.front wings 67.
Вертолет (фиг. 1 и 2) содержит фюзеляж 1, соосные винты: верхний 2 и нижний 3, внутренний соосный вал 4 и внешний соосный вал 5, соединяющий винты 2 и 3 через редуктор 6 с внутренним выходным валом 7 и внешним выходным валом 8 для отбора мощности от газотурбинного двигателя, в качестве которого используют двухконтурный газотурбинный двигатель 9, установленного вертикально в районе центра масс вертолета (Фиг. 1 и 2).The helicopter (Fig. 1 and 2) contains the
Двухконтурный газотурбинным двигатель 9 содержит биротативный газогенератор 10, содержащего соединенные двумя валами внутренним 11 и внешним 12 биротативный компрессор 13 и биротативную турбину 14. Биротатиный газогенератор 10 установлен внутри обтекаемого осесиммертичного кожуха 15 с образованием второго контура 16. Двухконтурный газотурбинный двигатель 9 содержит внешний воздухозаборник 17 и внешнее сопло 18. Перед биротативным газогенератором 10 установлен редуктор 6, выходные валы 7 и 8 которого соединены с винтами 2 и 3.The dual-circuit
Между биротативным газогенератором 10 и винтами 2 и 3 выполнен дожимной вентилятор 19, при этом на внешнем выходном валу 8 установлен ротор вентилятора 20, а внутри обтекаемого осесимметричного кожуха 15 в его верхней части выполнен статор вентилятора 21 с входным направляющим аппаратом 22 в отверстии 23 фюзеляжа 1 в его верхней части.A
Двухконтурный газотурбинный двигатель 9 имеет вал отбора мощности 24 (фиг. 3) для отбора мощности на винт 3 от внешнего вала 12 биротативного газогенератора 10.The dual-circuit
На днище 25 фюзеляжа 1 закреплена платформа безопасности 26, полость 27 которой заполнена демпфирующим материалом 28. В качестве демпфирующего материала 28 может быть применен сотовый наполнитель или металлорезина. В платформе безопасности 26 выполнено центральное отверстие 29. К днищу 11 прикреплены посадочные опоры 30.A
Двухконтурный газотурбинный двигатель 9 (ГТД) содержит (фиг. 3) воздухозаборник 31, компрессор 32, камеру сгорания 33 с форсунками 34, турбину 35 и сопло 36.The double-circuit gas turbine engine 9 (GTE) contains (Fig. 3) an
Двухконтурный газотурбинный двигатель 9 по первому варианту (фиг. 3) имеет одну основную топливную систему 37. Основная топливная система 37 содержит топливопровод 38, в котором установлен топливный насос 39, соединенный с приводом 40.The dual-circuit
Двухконтурный газотурбинный двигатель 9 выполнен биротативным и содержит два ротора: первый ротор 41 и второй ротор 42. Внутренний и внешний валы 11 и 12 установлены соответственно на опорах 43 и внешних опорах 44 и соединены через муфту 45 с валами отбора мощности 7 и 8.The dual-circuit
Первый и второй роторы 41 и 42 вращаются в противоположные стороны. Это позволяет исключить реактивный момент, поворачивающий фюзеляж 1 в противоположную сторону и упростить управление вертолетом.The first and second rotors 41 and 42 rotate in opposite directions. This eliminates the reactive moment, turning the
На фиг. 4 приведена упрощенная схема двухконтурного газотурбинного двигателя 9, первый вариант.In FIG. 4 shows a simplified diagram of a dual-circuit
На фиг. 5 приведен второй вариант двухконтурного газотурбинного двигателя 9, который дополнительно содержит форсажную камеру 46 с форсажным коллектором 47 (с форсунками) внутри и форсажную топливную систему 48.In FIG. 5 shows a second variant of a dual-circuit
Форсажная топливная система 48 содержит топливопровод 49 с установленным в нем форсажным насосом 50, к которому присоединен привод 51. Топливопровод 49 соединен с форсажным коллектором 47.The afterburning
Двухконтурный газотурбинный двигатель 9 установлен вертикально в центре масс фюзеляжа 1 вертолета (фиг. 1).The double-circuit
Платформа безопасности 26, как упомянуто ранее, имеет центральное отверстие 29, выполненное вертикально на оси, проходящей через центр масс вертолета и двухконтурный газотурбинный двигатель 9. Диаметр центрального отверстия 29 Do больше диаметра среза внешнего сопла 18 - Dc.The
D0≥Dc.D 0 ≥D c .
На фиг. 6 приведена более детально конструкция двухконтурного газотурбинного двигателя 9 вертолета, первый вариант, повернуто на 90°.In FIG. 6 shows in more detail the design of a dual-circuit
Двухконтурный ГТД 9, как упомянуто ранее, содержит первый ротор 41, с внутренним валом 21, установленный на опорах 43, и второй ротор 42 с внешним валом 22, установленный на внешних опорах 44.The double-circuit
Двухконтурный ГТД 9 содержит статор компрессора 52, два ротора компрессора первый - 53 и второй - 54, выполненные с возможность вращения в противоположном направлении и без направляющих аппаратов между ними, статор турбины 55, и два ротора турбины: первый 56 и второй 57, также выполненные с возможностью вращения в противоположные стороны и без сопловых аппаратов между ними. С внешним валом 42 связан внутренний редуктор 58, к которому присоединены вал отбора мощности 24 и вал агрегатов 59 для отбора мощности на вспомогательные агрегаты, например, электрогенератор. Первый ротор компрессора 46 и второй ротор турбины 50 соединены внутренним валом 41. Второй ротор компрессора 46 и первый ротор турбины 49 соединены внешним валом 42.The double-circuit
Применение биротативной схемы газотурбинного двигателя 9 уменьшит его осевой габарит, вес и устранит реактивный момент, действующий на фюзеляж. Кроме того, гироскопические эффекты от двух роторов, вращающихся в противоположном направлении взаимно компенсируются. Это позволит значительно упростить управление вертолетом.The use of a biotic scheme of a
На фиг. 7 приведена конструкция газотурбинного двигателя 9 вертолета, 2-й вариант, с форсажной камерой, повернуто на 90°.In FIG. 7 shows the design of the
Дополнительно к первому варианту между турбиной 34 и соплом 35 расположена форсажная камера 53 с форсажным коллектором 54 для впрыска топлива на форсажных режимах.In addition to the first embodiment, between the
Форсажная топливная система 55 содержит топливопровод 56 с установленным в нем форсажным насосом 57, к которому присоединен привод 58. Топливопровод 56 соединен с форсажным коллектором 31.The
На фиг. 8 приведена схема передачи мощности от ГТД 9 на винты 2 и 3 через редуктор 6.In FIG. 8 shows a diagram of the transfer of power from the
На фиг. 9 приведен вариант вертолет с маршевым движителем 60 на хвосте 61.In FIG. 9 shows a variant of a helicopter with marching
Маршевый движитель 60 может быть выполнен в виде толкающего винта 62. Привод толкающего винта 62 осуществляется от редуктора 6 через вал 63 и муфту 64. Вертолет может иметь задние крылья 65.Marching
На фиг. 11 приведен вариант вертолета с маршевым двигателем 66 на передних крыльях 67. Маршевые двигатели 66 могут быть выполнены в виде турбовинтового двигателя или в виде газотурбинного двигателя.In FIG. 11 shows a variant of a helicopter with marching engine 66 on the front wings 67. Marching engines 66 can be made in the form of a turboprop engine or in the form of a gas turbine engine.
На фиг. 12 приведена платформа безопасности 26, а на фиг. 10 приведен разрез В - В. Сопло 36 установлено внутри внешнего сопла 18.In FIG. 12 shows a
РАБОТА ВЕРТОЛЕТА В НОРМАЛЬНОМ РЕЖИМЕ, 1 вариантHELICOPTER OPERATION IN NORMAL MODE, 1 option
Сначала запускают газотурбинный двигатель 9 в режиме «малого газа» (фиг. 1 и 3).First start the
Привод 40 раскручивает топливный насос 39 и топливо (авиационный керосин) по топливопроводу 38 подается в форсунки 34 камеры сгорания 33, Продукты сгорания проходят через турбину 35. Мощность с турбины 35 передается на компрессор 32, который сжимают воздух, идущий через воздухозаборник 31. Сжатый воздух подается в камеру сгорания 33 для поддержания процесса горения.The
Реактивная тяга двухконтурного газотурбинного двигателя 9 создаваемая соплом 36 и внешним соплом 18 передается на фюзеляж 1, что в совокупности с силой тяги винтов 2 и 3 обеспечивает взлет, полет вертолета и его посадку в нормальном режиме.The jet thrust of a dual-circuit
Холодный воздух, истекающий из внешнего сопла 18 смешиваясь с продуктами сгорания, истекающими из сопла 36 снижает температуру реактивной струи и тем самым повышает безопасность взлета и посадки.Cold air flowing from the
После прогрева газотурбинного двигателя переводят основную топливную систему 37 во «взлетный режим». Вертолет вертикально взлетает.After warming up the gas turbine engine, the
Совместная тяговооруженность винта 2 и вспомогательного ГТД 9 с учетом второго контура 16 на номинальном режиме составляет 1,05…1,1.The combined thrust-ratio of the
РАБОТА ВЕРТОЛЕТА В АВАРИЙНОМ РЕЖИМЕ,HELICOPTER OPERATION IN EMERGENCY MODE
первый вариант при поломке одного винтаthe first option when breaking one screw
При поломке одного винта, например верхнего 3, отключают муфту 44 (фиг. 8) и увеличивают подачу топлива в основной топливной системе в 1,5-2 раза. Реактивной тяги, создаваемой совместно верхним винтом 3 и соплами 18 и 36 будет достаточно для мягкой посадки вертолета.If one screw breaks down, for example, the top 3, disconnect the clutch 44 (Fig. 8) and increase the fuel supply in the main fuel system by 1.5-2 times. Jet thrust created jointly by the
РАБОТА ВЕРТОЛЕТА В АВАРИЙНОМ РЕЖИМЕHELICOPTER OPERATION IN EMERGENCY MODE
с вторым вариантом двухконтурного ГТДwith the second option of a double-circuit gas turbine engine
При поломке двух винтов 2 и 3 в этом варианте форсажный топливный насос 50 подает топливо (авиационный керосин) по топливопроводу 49 в форсажный коллектор 47 форсажной камеры 46, где воспламеняется при помощи запальника, задействуют форсажную топливную систему 31 (фиг. 4), для этого запускают Реактивная тяга, создаваемую соплами 18 и 36 увеличивается. Продукты сгорания через сопло 36 истекают вертикально вниз.In case of failure of two
Тяга, создаваемая соплами 18 и 36, увеличивается по сравнению с бесфорсажным режимом в 2…3 раза, что компенсирует отсутствие винтов 2 и 3 и обеспечивает аварийную посадку вертолета ценой очень большого расхода топлива.The thrust generated by
Применение форсажной камеры 46 в двухконтурном газотурбинном двигателе 9 позволяет спроектировать двухконтурный ГТД 9 меньших габаритов и веса, что очень важно, так как использование максимальных возможностей вспомогательного ГТД 9 приходится применять чрезвычайно редко.The use of
РАБОТА ВЕРТОЛЕТА С МАРШЕВЫМ ДВИЖИТЕЛЕМ И МАРШЕВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИHELICOPTER OPERATION WITH MARCH ENGINE AND MARCH ENGINES
Для варианта вертолет с маршевым движителем 60 на хвосте 61 (фиг. 11) запускают маршевый движитель 60 и вертолет может перемешаться с достаточно большой скоростью. Маршевый движитель 60 может быть выполнен в виде толкающего винта 62. Привод толкающего винта 62 осуществляется от редуктора 6 через вал 63 и муфту 64. Вертолет может иметь задние крылья 65.For a variant, a helicopter with marching
Для варианта вертолета с маршевым двигателем 66 на передних крыльях 67 (фиг. 12) маршевые двигатели 66 запускают, благодаря чему создается горизонтальная тяга соизмеримая с тягой современных скоростных самолетов. При этом может быть достигнута скорость 700-800 км/час, что необходимо для военных самолетов.For a variant of a helicopter with mid-flight engine 66 on the front wings 67 (Fig. 12), mid-flight engines 66 are launched, which creates a horizontal thrust commensurate with the thrust of modern high-speed aircraft. In this case, a speed of 700-800 km / h can be achieved, which is necessary for military aircraft.
Маршевые двигатели 66 могут быть выполнены в виде турбовинтового двигателя или в виде газотурбинного двигателя.Marching engines 66 can be made in the form of a turboprop engine or in the form of a gas turbine engine.
Применение изобретения позволило:The application of the invention allowed:
- обеспечить безопасную посадку при разрушении одного или двух винтов,- to ensure a safe landing when the destruction of one or two screws,
- сохранить жизнь экипажу и пассажирам, уменьшить осевой габарит и вес газотурбинного двигателя,- save the life of the crew and passengers, reduce the axial dimension and weight of the gas turbine engine,
- упростить управление вертолетом,- simplify helicopter control,
- улучшить технические характеристики вертолета: скорость, маневренность, высоту подъема вертолета и др. технические характеристики.- improve the technical characteristics of the helicopter: speed, maneuverability, the height of the helicopter, and other technical characteristics.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018144543A RU2710839C1 (en) | 2018-12-14 | 2018-12-14 | Helicopter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018144543A RU2710839C1 (en) | 2018-12-14 | 2018-12-14 | Helicopter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2710839C1 true RU2710839C1 (en) | 2020-01-14 |
Family
ID=69171305
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018144543A RU2710839C1 (en) | 2018-12-14 | 2018-12-14 | Helicopter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2710839C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU217024U1 (en) * | 2022-12-30 | 2023-03-14 | Акционерное общество "Национальный центр вертолетостроения им. М.Л. Миля и Н.И. Камова" (АО "НЦВ Миль и Камов") | COAXIAL HELICOPTER POWER PLANT |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3375997A (en) * | 1966-06-10 | 1968-04-02 | Gen Electric | Compound aircraft and propulsion system |
US3517898A (en) * | 1966-12-30 | 1970-06-30 | Sud Aviat Soc Nationale De Con | Lift and propulsion device for a jet aircraft of the hybrid helicopter-autogyro type |
RU2196913C2 (en) * | 2001-02-02 | 2003-01-20 | Захаров Евгений Николаевич | Flying vehicle power plant |
RU2361783C1 (en) * | 2008-03-24 | 2009-07-20 | Николай Борисович Болотин | Vtol aircraft power plant |
RU179890U1 (en) * | 2017-12-14 | 2018-05-28 | Сергей Викторович Михеев | The power plant of a high-speed combined helicopter (rotorcraft) |
-
2018
- 2018-12-14 RU RU2018144543A patent/RU2710839C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3375997A (en) * | 1966-06-10 | 1968-04-02 | Gen Electric | Compound aircraft and propulsion system |
US3517898A (en) * | 1966-12-30 | 1970-06-30 | Sud Aviat Soc Nationale De Con | Lift and propulsion device for a jet aircraft of the hybrid helicopter-autogyro type |
RU2196913C2 (en) * | 2001-02-02 | 2003-01-20 | Захаров Евгений Николаевич | Flying vehicle power plant |
RU2361783C1 (en) * | 2008-03-24 | 2009-07-20 | Николай Борисович Болотин | Vtol aircraft power plant |
RU179890U1 (en) * | 2017-12-14 | 2018-05-28 | Сергей Викторович Михеев | The power plant of a high-speed combined helicopter (rotorcraft) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU217024U1 (en) * | 2022-12-30 | 2023-03-14 | Акционерное общество "Национальный центр вертолетостроения им. М.Л. Миля и Н.И. Камова" (АО "НЦВ Миль и Камов") | COAXIAL HELICOPTER POWER PLANT |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11518504B2 (en) | Compound helicopters having auxiliary propulsive systems | |
EP3312087B1 (en) | An electric cold flow tipjet rotorcraft | |
US5039031A (en) | Turbocraft | |
US5149012A (en) | Turbocraft | |
US8011614B2 (en) | Bird vortex flying machine | |
US2762584A (en) | Vertically rising road operable aircraft | |
KR20170101200A (en) | Multi-rotor aerial vehicle | |
US11440649B2 (en) | Assisted landing systems for rotorcraft | |
JP2018537361A (en) | Thrust rocket to improve emergency automatic rotation | |
US20120223191A1 (en) | Short Landing Air Vehicle by the use of Rotating Wings | |
US11267579B2 (en) | Compound helicopters having hybrid propulsion engines | |
RU2126344C1 (en) | Flying vehicle | |
RU2609539C1 (en) | Rocket vehicle, return stage of rocket vehicle and method of its launch upon return and system of helicopter pick-up of return stage | |
RU2701076C1 (en) | Helicopter | |
RU2710839C1 (en) | Helicopter | |
RU2698497C1 (en) | Vertical take-off and landing aircraft | |
RU2701083C1 (en) | Helicopter | |
RU2710038C1 (en) | Vertical take-off and landing aircraft | |
CN113613996A (en) | Gyro-stabilized aircraft | |
RU2710843C1 (en) | Vertical take-off and landing combat aircraft | |
RU2708516C1 (en) | Vertical take-off and landing aircraft | |
RU2705545C1 (en) | Combat attack helicopter and helicopter power plant | |
US2782861A (en) | Helicopter blades and thrust augmenters therefor | |
US2564370A (en) | Aircraft | |
RU2714090C1 (en) | Rotorcraft |