RU2735442C1 - Aircraft single-wing propulsor - Google Patents

Aircraft single-wing propulsor Download PDF

Info

Publication number
RU2735442C1
RU2735442C1 RU2019128525A RU2019128525A RU2735442C1 RU 2735442 C1 RU2735442 C1 RU 2735442C1 RU 2019128525 A RU2019128525 A RU 2019128525A RU 2019128525 A RU2019128525 A RU 2019128525A RU 2735442 C1 RU2735442 C1 RU 2735442C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
controllers
flight
wheel
rotor
possibility
Prior art date
Application number
RU2019128525A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Викторович Атаманов
Original Assignee
Александр Викторович Атаманов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Викторович Атаманов filed Critical Александр Викторович Атаманов
Priority to RU2019128525A priority Critical patent/RU2735442C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2735442C1 publication Critical patent/RU2735442C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/04Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track having other than ground-engaging propulsion means, e.g. having propellers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00Aircraft not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D7/00Rotors with blades adjustable in operation; Control thereof
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03GSPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G3/00Other motors, e.g. gravity or inertia motors
    • F03G3/08Other motors, e.g. gravity or inertia motors using flywheels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: single aeronautical propulsor comprises a wheel made of a cyclocopter rotor, independent suspension of the chassis frame - an outer grate tire, which provides adhesion when driving on the ground and access to the air mass through the grate during flight, shock absorbers inside the wheel, swash plate from materials with shape memory, sensors for measuring distances and height lidar/radar, electric motors of rotors, electronic stroke controllers (ESC), made with possibility to control electric motor rotations and smooth variation of electric power supplied to electric motor, proportional-integral-differentiating regulators (PID-regulators), battery controllers, on-board flight computer.
EFFECT: higher safety of flight, take-off and landing, including using inclined surfaces and with possibility of berthing to vertical surfaces, increased duration and range of flight, possibility to control thrust vector in range 360°, reduced weight, increased collision safety at low speeds.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к авиации и может применяться в летательных аппаратах (ЛА) вертикального взлета и посадки, в частности, в летающих мотоциклах, автомобилях, грузовых дронах, в пилотируемом и беспилотном транспорте.The invention relates to aviation and can be used in vertical take-off and landing aircraft (LA), in particular, in flying motorcycles, cars, cargo drones, in manned and unmanned vehicles.

Городской ландшафт предъявляет особые требования к безопасности сближения и причаливания ЛА к зданиям и иным вертикальным объектам, что не удовлетворяется в случае вертолетов и мультикоптеров с горизонтально-расположенными роторами.The urban landscape makes special requirements for the safety of aircraft approach and mooring to buildings and other vertical objects, which is not satisfied in the case of helicopters and multicopters with horizontal rotors.

Также у современных ЛА отсутствует эффективная амортизация при столкновениях и падениях.Also, modern aircraft lack effective shock absorption in collisions and falls.

Из уровня техники известно крыло в виде гребного колеса (см. патент US 5265827 на изобретение, опубл.30.11.1993).A wing in the form of a paddle wheel is known from the prior art (see patent US 5265827 for invention, publ. 30.11.1993).

Крылья-лопасти этого колеса меняют угол атаки с положительного на отрицательный на каждом обороте, создавая подъемную силу, и их управляемый эксцентриситет создает любую комбинацию горизонтальной и вертикальной сил.The wing-blades of this wheel change their angle of attack from positive to negative at each revolution, creating lift, and their controlled eccentricity creates any combination of horizontal and vertical forces.

В лаборатории имени Лэнгли в 1933 году Джон Б. Уитли теоретически проверил аэродинамические принципы и провел численные расчеты ротор с четырьмя лопастями, радиусом 1.8 метра, размахом лопастей 7.3 м, хордой 144 мм и окружная скорость 91 м/с и цикложира с двумя подобными роторами (взлетная масса 1362 кг при двигателе 300 л.с).At the Langley Laboratory in 1933, John B. Wheatley theoretically tested aerodynamic principles and performed numerical calculations for a rotor with four blades, a radius of 1.8 meters, a blade span of 7.3 m, a chord of 144 mm and a peripheral speed of 91 m / s, and a cyclogiro with two similar rotors ( takeoff weight 1362 kg with an engine of 300 hp).

В ходе анализа схема была признана работоспособной, при этом висящий полет, вертикальный подъем и горизонтальный полет с разумной скоростью осуществимы при не чрезмерно высокой мощности двигателя.In the course of the analysis, the scheme was found to be operational, while hanging flight, vertical ascent and level flight at a reasonable speed are feasible without excessively high engine power.

Однако, было установлено, что цикложир способен к авторотации при планирующем полете.However, it has been found that the cyclogyr is capable of autorotation during glide flight.

В 1935 Джон Б. Уитли и Рэй Уиндлер продули ротор цикложира - 4 лопасти, размах и диаметр - по 2.4 м, хорда - 95 мм, в 6-метровой аэродинамической трубе NACA.In 1935, John B. Wheatley and Ray Windler blew a 4-blade cyclogyr rotor, span and diameter 2.4 m each, chord 95 mm, in a 6-meter NACA wind tunnel.

Известно, что цикложир способен к вертикальному взлету, горизонтальному полету и безмоторному планированию.It is known that the cyclogiro is capable of vertical takeoff, horizontal flight and non-motorized gliding.

Весовая отдача цикложира представляется весьма низкой, а максимальная скорость 100 миль/час - достижимой лишь при удельной нагрузке на мощность не более 3.2 кг/л.с.The weight efficiency of the cyclogyr seems to be very low, and the maximum speed of 100 mph is achievable only with a specific power load of no more than 3.2 kg / hp.

Зависимость потребной мощности от коэффициентов сопротивления и подъемной силы из теории 1933 года подтвердилась.The dependence of the required power on the drag and lift coefficients from the 1933 theory was confirmed.

Аэродинамическое качество быстро возрастает при повышении отношения «скорость лопасти/скорость полета».The aerodynamic quality increases rapidly with increasing blade speed / airspeed ratio.

В 1933 году профессор Адольф Рорбах спроектировал цикложир с трехлопастными роторами длиной 4,4 м. Аппарат с максимальным взлетным весом 950 кг. Вертикальный взлет, высокая маневренность.In 1933, Professor Adolph Rohrbach designed a cyclogyr with three-bladed rotors 4.4 m long. The device with a maximum take-off weight of 950 kg. Vertical takeoff, high maneuverability.

Расчетные характеристики известного технического решения:Estimated characteristics of the known technical solution:

Общие размеры: длина - 8.6 м, высота - 4.3 м, размах - 10 м.Overall dimensions: length - 8.6 m, height - 4.3 m, span - 10 m.

Роторы: диаметр - 3.6 м, три лопасти, длина лопасти - 4.4 м, хорда - 0.315 м, максимальная скорость вращения - 420 об/мин.Rotors: diameter - 3.6 m, three blades, blade length - 4.4 m, chord - 0.315 m, maximum rotation speed - 420 rpm.

Мощность двигателя - 240 л.с, возможно, от двух моторов.Engine power - 240 hp, possibly from two motors.

Вес пустого - 680 кг, полезная нагрузка - 270 кг, взлетный вес - 950 кг.Empty weight - 680 kg, payload - 270 kg, takeoff weight - 950 kg.

Скорости: максимальная - 200 км/ч, крейсерская (при оборотах 75%) - 170 км/ч, минимальная - 0 км/ч, максимальная при полете назад - 30 км/ч.Speeds: maximum - 200 km / h, cruising (at 75% rpm) - 170 km / h, minimum - 0 km / h, maximum when flying backwards - 30 km / h.

Потолок - 4500 м при горизонтальном полете и 500 м при вертикальном наборе высоты. Дальность полета - 400 км с тремя пассажирами и 700 км без пассажиров.The ceiling is 4500 m for horizontal flight and 500 m for vertical climb. The flight range is 400 km with three passengers and 700 km without passengers.

С перегрузом 250 кг (то есть со взлетным весом 1200 кг) минимальная скорость - 21 км/ч, максимальная - 190 км/ч, потолок - 2700 м.With an overload of 250 kg (that is, with a takeoff weight of 1200 kg), the minimum speed is 21 km / h, the maximum speed is 190 km / h, the ceiling is 2700 m.

Дальность полета - 1050 км с двумя пассажирами и 1550 км без пассажиров.Flight range - 1050 km with two passengers and 1550 km without passengers.

Далее NASA провело дополнительные расчеты с помощью современных компьютеров и серьезно рассматривает роект разработки ротоплана, но не хватило средств.Then NASA carried out additional calculations using modern computers and is seriously considering a rotoplan development project, but there were not enough funds.

В 1976-1980-х годах Марсель Шабоне запатентовал тягово-несущие роторы (патент Франции №76.39820, 1976; патент США №4210299, 1977-1980). При движении лопасти вниз создается подъемная сила, при движении вверх - толкающая, угол атаки управляется «программно», при помощи профилированных кулачков. Разные наборы кулачков для разных режимов полета (взлет, набор высоты, крейсерский режим, снижение, посадка)In 1976-1980s, Marcel Chabone patented traction-bearing rotors (French patent No. 76.39820, 1976; US patent No. 4210299, 1977-1980). When the blade moves downward, a lifting force is created, while moving upward, a pushing force, the angle of attack is controlled "programmatically" by means of profiled cams. Different sets of cams for different flight modes (takeoff, climb, cruise, descent, landing)

Американец Хайнц Герхардт в 1992-1993 годах запатентовал (патент США №5265827) новый летательный аппарат с гребными колесами, являющийся по аэродинамической схеме обычным цикложиром. Продольная балансировка обеспечивается либо вертикальным пропеллером на киле, либо второй парой цикложирных роторов.American Heinz Gerhardt in 1992-1993 patented (US patent No. 5265827) a new aircraft with paddle wheels, which is a conventional cyclogyr according to the aerodynamic design. Longitudinal balancing is provided either by a vertical propeller on the keel or by a second pair of cyclo-fat rotors.

Особенность аппарата - отсутствие кинематики управления циклическим установочным углом лопастей. Вместо этого на каждой лопасти установлен гидроцилиндр, постоянно управляемый компьютером по выбранному закону.The peculiarity of the apparatus is the absence of kinematics for controlling the cyclic setting angle of the blades. Instead, a hydraulic cylinder is installed on each blade, constantly controlled by a computer according to a selected law.

В настоящее время, Сеульский государственный университет (Южная Корея), Национальный университет Сингапура, группа Bosch Aerospace и еще несколько организаций взялись за реализацию идеи. Первая модель оторвалась от земли в 2007 году.Currently, Seoul State University (South Korea), the National University of Singapore, the Bosch Aerospace group and several other organizations have taken up the idea. The first model took off in 2007.

Основными особенностями летательных аппаратов вертикального взлета и посадки с циклическими движителями по сравнению с вертолетной техникой являются возможность работы в ограниченных условиях за счет защищенности движителей от соударений с препятствиями, способность причаливания к вертикальным поверхностям, взлет и посадка с наклонных поверхностей и более высокая маневренность. Как показало математическое моделирование, циклолет по ряду ключевых параметров превосходит и схожие с ним по компоновке мультикоптеры. В частности, при одинаковых габаритах и взлетной массе, циклолету требуется гораздо меньшая мощность двигателя при почти вдвое большей массе полезной нагрузки.The main features of vertical take-off and landing aircraft with cyclic propellers in comparison with helicopter technology are the ability to work in limited conditions due to the protection of the propellers from collisions with obstacles, the ability to dock to vertical surfaces, take off and land from inclined surfaces and higher maneuverability. As shown by mathematical modeling, the cyclolet in a number of key parameters also surpasses multicopters similar in layout. In particular, with the same dimensions and take-off weight, the cyclolet requires much less engine power with almost twice the payload mass.

Достоинство цикложира - возможность практически безынерционного управления вектором тяги в диапазоне 360°.The advantage of the cyclogyra is the possibility of practically inertial control of the thrust vector in the range of 360 °.

Из уровня техники, отдельным и не связанным с циклокоптером/циклолетом изобретением, является колесо с изменяемым по вертикали положением втулки для амортизации.In the prior art, a separate and unrelated invention to the cyclocopter / cyclolette is a wheel with a vertically variable damping hub.

В отличие от известных технических решений в заявленной системе объединены 2 отдельных изобретения: циклокоптер Герхардта (см. патент US 5265827, опубл.30.11.1993) и амортизирующее колесо Soft Wheel, они совмещаются в единый узел ЛА: шасси + ротор, так появляется новый движитель для городского аэро-транспорта: амортизирующее колесо - циклокоптер.In contrast to the known technical solutions, the claimed system combines 2 separate inventions: Gerhardt's cyclocopter (see patent US 5265827, publ. 30.11.1993) and a shock-absorbing Soft Wheel, they are combined into a single aircraft unit: landing gear + rotor, so a new propeller appears for urban aero transport: shock-absorbing wheel - cyclocopter.

Модификация циклокоптера Герхардта заключается в том, что изменение угла атаки каждой лопатки производится программно таким образом, что результирующий вектор тяги может быть направлен в любую сторону в плоскости вращения ротора. В частном случае, при движении аппарата над землей на фиксированной высоте, при движении лопатки вниз создается подъемная сила, при движении вверх - толкающая, при движении по вектору движения и против него - подъемная сила (в данном случае, подъемная сила удерживает аппарат без снижения, а толкающая - обеспечивает прямолинейное движение).The modification of Gerhardt's cyclocopter is that the angle of attack of each blade is changed programmatically in such a way that the resulting thrust vector can be directed in any direction in the plane of rotation of the rotor. In a particular case, when the apparatus moves above the ground at a fixed height, when the blade moves downward, a lifting force is created, when moving upwards, a pushing force, when moving along the motion vector and against it, a lifting force is generated (in this case, the lifting force holds the apparatus without reducing, and the pushing one provides straight-line movement).

Поворот летательных аппаратов с N движителями в виде циклокоптера по Yaw (Рыскание, или поворот вокруг вертикальной оси), может осуществляться как изменением угла самой рамы (поворот М, где M<N и М от 2х до 20 передних движителей аналогично квадроциклу), так и изменением горизонтальной тяги соответствующих повороту роторов (на стороне, в которую производится разворот, толкающая сила усиливается, на противоположной - ослабляется).The rotation of aircraft with N propellers in the form of a cyclocopter along Yaw (Yaw, or rotation around the vertical axis) can be carried out both by changing the angle of the frame itself (rotation M, where M <N and M from 2x to 20 front propellers, similar to an ATV), and by changing the horizontal thrust of the rotors corresponding to the turn (on the side to which the turn is made, the pushing force increases, on the opposite side it weakens).

Техническими результатами заявленного изобретения являются:The technical results of the claimed invention are:

- использование амортизирующей конструкции вертикальных роторов и амортизаторов в крыльчатом колесе, что увеличивает и сохраняет жизнь и здоровье пилота и пассажиров ЛА при экстренной посадке;- the use of a shock-absorbing structure of vertical rotors and shock absorbers in the impeller, which increases and preserves the life and health of the pilot and aircraft passengers during an emergency landing;

- переход энергии в движение на шасси, а также импульса вращающихся лопастей для гашения энергии удара о землю/препятствие;- the transition of energy into motion on the chassis, as well as the impulse of rotating blades to damp the energy of impact on the ground / obstacle;

- возможность безопасной эвакуации/подбора людей;- the possibility of safe evacuation / selection of people;

- увеличение продолжительности и дальности полета ЛА за счет снижения массогабаритных показателей и улучшения аэродинамики;- an increase in the duration and range of aircraft flight due to a decrease in weight and dimensions and an improvement in aerodynamics;

- отсутствие необходимости в переходном режиме между движением по земле и по воздуху;- no need for a transitional mode between movement on the ground and in the air;

- возможность вертикального взлета и посадки с разбегом в любую сторону;- the possibility of vertical takeoff and landing with a takeoff run in any direction;

- возможность безопасно взлетать и садиться на наклонные поверхности;- the ability to safely take off and land on inclined surfaces;

- возможность применения одних двигателей для продолжения эффективного движения по земле после полета и наоборот;- the possibility of using some engines to continue effective movement on the ground after flight and vice versa;

- уменьшение веса за счет отсутствия отдельных шасси, поскольку за счет того, что функции шасси выполняет каждый ротор вида циклокоптера;- weight reduction due to the absence of separate landing gear, since each rotor of the cyclocopter type performs the functions of the chassis;

- возможность практически безынерционного управления вектором тяги в диапазоне 360°;- the possibility of practically inertialess control of the thrust vector in the range of 360 °;

- возможность безопасного сближения и "причаливания" к вертикальным объектам типа зданий (безопасной эвакуации/подбора людей из балконов/лоджий/окон)- the possibility of safe approach and "mooring" to vertical objects such as buildings (safe evacuation / picking up people from balconies / loggias / windows)

- увеличение продолжительности и дальности полета мультикоптера за счет снижения массогабаритных показателей и улучшения аэродинамики;- an increase in the duration and range of the multicopter flight due to a decrease in weight and dimensions and an improvement in aerodynamics;

- отсутствие необходимости в переходном режиме между движением по земле и по воздуху;- no need for a transitional mode between movement on the ground and in the air;

- уменьшение веса за счет отсутствия отдельных шасси (функции шасси выполняет каждый ротор вида циклокоптера);- weight reduction due to the absence of separate chassis (each rotor of the cyclocopter type performs the functions of the chassis);

- безопасность столкновений на небольших скоростях с аналогичными ЛА и вертикальными препятствиями в воздухе за счет защищенности винто-моторной группы.- collision safety at low speeds with similar aircraft and vertical obstacles in the air due to the protection of the propeller-motor group.

Технические результаты достигаются тем, что система объединения ротора и амортизирующего шасси ЛА в единый аэроназемный движитель включает:The technical results are achieved by the fact that the system for combining the rotor and the shock-absorbing landing gear of the aircraft into a single airborne propulsion device includes:

- колесо-циклокоптер с креплением лопаток;- cyclocopter wheel with paddles;

- бортовой летный компьютер с процессором с возможностью взаимодействия с мотором ротора и с серва-приводами для изменения углов атак и профилей лопаток, а также активной амортизации;- onboard flight computer with a processor with the ability to interact with the rotor motor and servo drives to change the angles of attack and blade profiles, as well as active damping;

- независимую подвеску рамы шасси - внешнюю решетчатую шину с внутренним покрытием из фторопласта, обеспечивающую сцепление при езде по земле и доступ к воздушной массе сквозь решетку - при полете;- independent suspension of the chassis frame - an external lattice tire with an internal fluoroplastic coating, which provides traction when driving on the ground and access to the air mass through the grill - during flight;

- датчики для снятия всей информации и данных;- sensors for taking all information and data;

- электродвигатели несущих винтов;- rotor motors;

- электронные регуляторы хода (ESC);- electronic speed controllers (ESC);

- пропорционально-интегрально-дифференцирующие регуляторы (ПИД-регуляторы);- proportional-integral-differentiating controllers (PID controllers);

- контроллеры АКБ.- battery controllers.

При этом, применяется N роторов циклокоптера (от 2 до 200), которые выполняют функцию амортизирующих шасси с независимо от вращения лопастей - вращающейся поверхностью соприкосновения с землей.At the same time, N cyclocopter rotors are used (from 2 to 200), which perform the function of shock-absorbing landing gear with a rotating surface of contact with the ground, regardless of the rotation of the blades.

При этом внешняя решетчатая шина вращается независимо за счет внутреннего покрытия фторопластом.In this case, the outer trellis tire rotates independently due to the inner fluoroplastic coating.

«Амортизирующее колесо - циклокоптер» может применяться как в летающих мотоциклах, так и в автомобилях, грузовых дронах, в пилотируемом и беспилотном транспорте."Shock-absorbing wheel - cyclocopter" can be used both in flying motorcycles and in cars, cargo drones, in manned and unmanned vehicles.

Признаки и сущность заявленного изобретения поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежами, где показано следующее.The features and essence of the claimed invention are illustrated in the following detailed description, illustrated by the drawings, which shows the following.

На фигуре 1 представлено шасси-ротор в профиль (вид с внешней стороны от корпуса аппарата). Вращение лопаток по часовой стрелке.Figure 1 shows the rotor chassis in profile (view from the outside of the apparatus body). Clockwise rotation of the shoulder blades.

На фигуре 1 обозначено следующее:Figure 1 indicates the following:

1 - колесо, выполненное из ротора циклокоптера;1 - a wheel made of a cyclocopter rotor;

2 - изменяемый угол атаки каждой лопатки за счет автомата перекоса;2 - variable angle of attack of each blade due to the swashplate;

3 - решетчатая рама, играющая роль шины на независимой подвеске в колесе (внутреннее фторопластовое покрытие);3 - lattice frame, playing the role of a tire on an independent suspension in the wheel (internal fluoroplastic coating);

4 - амортизаторы внутри колеса;4 - shock absorbers inside the wheel;

5 - автомат перекоса из материалов с памятью формы.5 - swash plate made of materials with shape memory.

На фигуре 2 показан внешний вид шасси-ротора в профиль (вид со стороны корпуса аппарата). Вращение против часовой стрелки.Figure 2 shows the external view of the rotor chassis in profile (view from the side of the apparatus body). Counterclockwise rotation.

Автомат перекоса в работе: сдвиг внутреннего кольца обеспечивает установку циклического шага (смена углов атаки лопаток).Swashplate in operation: the shift of the inner ring ensures the setting of a cyclic pitch (changing the angles of attack of the blades).

Как и у большинства современных мультикоптеров используется бортовой компьютер и лидар (либо радар) для измерения расстояний и высоты.Like most modern multicopters, an on-board computer and lidar (or radar) are used to measure distances and altitudes.

Ротор-колесо выполнен по схеме циклокоптера. Лопатки имеют изменяемый угол атаки (серва-приводы, либо автомат перекоса) и изменяемый профиль (мембрана с реакцией на автомат перекоса, либо система трубок с электро-клапанами), устанавливаемые, в зависимости от необходимого вектора тяги, командами бортового компьютера.The rotor-wheel is made according to the cyclocopter scheme. The blades have a variable angle of attack (servo drives, or a swash plate) and a variable profile (a membrane with a reaction to the swash plate, or a system of tubes with electric valves), which are set, depending on the required thrust vector, by commands of the on-board computer.

В роторе-колесе установлены амортизирующие спицы, гасящие энергию ударов как перегибом, так и пневмо-амортизатором.The rotor-wheel is equipped with shock-absorbing spokes that absorb the energy of impacts both by bending and by a pneumatic shock absorber.

Бортовой летный компьютер выполнен с возможностью:The on-board flight computer is capable of:

- управления электродвигателями несущих винтов и установки углов/профилей лопаткам путем прямого сообщения компьютера с серва-приводами и электро-клапанами лопаток для изменения вектора тяги каждого колеса-циклокоптера;- control of the rotor motors and setting the angles / profiles of the blades by direct communication of the computer with the servo drives and the electric valves of the blades to change the thrust vector of each cyclocopter wheel;

- по поступившему сигналу падения/столкновения, при возникновении аварийной-нештатной ситуации или показаниям от контроллеров и/или высокочувствительных датчиков (радар/лидар), включить систему "активной амортизации", при которой амортизаторы циклически увеличивают плечо в направлении встречи с препятствием.- on the received signal of a fall / collision, in the event of an emergency or abnormal situation or indications from controllers and / or highly sensitive sensors (radar / lidar), turn on the "active damping" system, in which the shock absorbers cyclically increase their shoulder in the direction of meeting an obstacle.

Электронный регулятор хода (ESC) - для управления оборотами электродвигателя позволяет плавно варьировать электрическую мощность, подаваемую на электродвигатель.Electronic Stroke Control (ESC) - to control the speed of the electric motor, it allows you to smoothly vary the electric power supplied to the electric motor.

Бортовой летный компьютер для изменения вектора тяги напрямую задает необходимый угол атаки и профиль лопаток каждому из N-роторов циклокоптеров.To change the thrust vector, the on-board flight computer directly sets the required angle of attack and the blade profile to each of the N-rotors of cyclocopters.

После того, как угол задан (соответственно, вектор установлен), бортовой компьютер отправляет данные о необходимой тяге и необходимой электроэнергии контроллеру, который обрабатывает этот запрос, и в соответствии с этим запросом устанавливает режим работы электромотора циклокоптера (скорость вращения лопаток).After the angle is set (respectively, the vector is set), the on-board computer sends data on the required thrust and the required electricity to the controller, which processes this request, and in accordance with this request sets the operating mode of the cyclocopter electric motor (blade rotation speed).

При этом, сначала устанавливается необходимый для установки вектора тяги циклический поворот угла атаки и профиль каждой лопатки каждого из N колес-циклокоптеров. После этого отправляются данные на электронные регуляторы хода (ESC). Сразу после этого отправляются данные на пропорционально-интегрально-дифференцирующий регулятор (РШ-регулятор). В результате меняется ток двигателя и скорость вращения лопаток, электронный регулятор хода (ESC) это определяет и отправляет данные о токе, оборотах, а также других параметрах винтомоторной группы на контроллер, который проверяет соответствие с запрашиваемыми параметрами, если результат достигнут, ничего не делаем, если не достигли повторяем процедуру.At the same time, first, the cyclic rotation of the angle of attack and the profile of each blade of each of the N cyclocopter wheels are established for setting the thrust vector. The data is then sent to the electronic controllers (ESC). Immediately after that, the data is sent to the proportional-integral-derivative controller (RP-controller). As a result, the motor current and the speed of rotation of the blades change, the electronic stroke control (ESC) determines this and sends data about the current, speed, and other parameters of the propeller group to the controller, which checks compliance with the requested parameters, if the result is achieved, we do nothing, if not, repeat the procedure.

Одним из основных преимуществ изобретения является то. что основным параметром является тяга винтомоторной группы, которая устанавливается сразу же после поворота и установки профиля лопаток, что показывает отличные динамические характеристики.One of the main advantages of the invention is that. that the main parameter is the thrust of the propeller group, which is set immediately after turning and setting the blade profile, which shows excellent dynamic characteristics.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить: аналоги с совокупностью существенных признаков, тождественных и идентичных существенным признакам заявленной системы объединения ротора и амортизирующего шасси ЛА в единый аэро-наземный движитель для увеличения активной и пассивной защиты от крушений при падении и столкновений в воздухе и для передвижения по земле и воздуху, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленной системы условию патентоспособности «новизна».The analysis of the state of the art made it possible to establish: analogs with a set of essential features that are identical and identical to the essential features of the claimed system for combining the rotor and the shock-absorbing landing gear of an aircraft into a single air-ground propulsion device to increase active and passive protection against crashes in a fall and collisions in the air and to move along land and air, are absent, which indicates the compliance of the declared system with the "novelty" condition of patentability.

Результаты поиска известных решений с целью выявления существенных признаков, совпадающих с отличительными от аналогов существенными признаками заявленной системы, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники, а также не установлена известность влияния отличительных существенных признаков на указанный авторами технический результат.The results of the search for known solutions in order to identify essential features that coincide with the essential features of the claimed system that are distinctive from analogues showed that they do not follow explicitly from the prior art, and the influence of distinctive essential features on the technical result indicated by the authors has not been established.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».Therefore, the claimed invention meets the "inventive step" requirement of patentability.

Несмотря на то, что заявленное изобретение показано и описано со ссылкой на его определенные предпочтительные варианты осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что различные изменения по форме и содержанию могут быть сделаны в нем без отклонения от сущности и объема изобретения, которые определены прилагаемой формулой изобретения с учетом описания и чертежей.Although the claimed invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, those skilled in the art will appreciate that various changes in form and content may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims taking into account the description and drawings.

Claims (14)

Единый аэроназемный движитель, содержащий:A single airborne propulsion device containing: - колесо, выполненное из ротора циклокоптера;- a wheel made of a cyclocopter rotor; - независимую подвеску рамы шасси - внешнюю решетчатую шину, обеспечивающую сцепление при езде по земле и доступ к воздушной массе сквозь решетку при полете;- independent suspension of the chassis frame - an external lattice tire that provides traction when driving on the ground and access to air mass through the grid during flight; - амортизаторы внутри колеса;- shock absorbers inside the wheel; - автомат перекоса из материалов с памятью формы;- swash plate made of materials with shape memory; - датчики для измерения расстояний и высоты лидар/радар;- sensors for measuring distances and heights of the lidar / radar; - электродвигатели несущих винтов;- rotor motors; - электронные регуляторы хода (ESC), выполненные с возможностью управления оборотами электродвигателя и плавного варьирования электрической мощностью, подаваемой на электродвигатель;- electronic speed controllers (ESC), made with the ability to control the speed of the electric motor and smoothly vary the electric power supplied to the electric motor; - пропорционально-интегрально-дифференцирующие регуляторы (ПИД-регуляторы);- proportional-integral-differentiating controllers (PID controllers); - контроллеры АКБ;- battery controllers; - бортовой летный компьютер, выполненный с возможностью: - an onboard flight computer capable of: - управления электродвигателями несущих винтов и установки углов/профилей лопаток путем прямого сообщения компьютера с сервоприводами и электроклапанами лопаток для изменения вектора тяги каждого колеса;- control of the rotor motors and setting the angles / profiles of the blades by direct communication of the computer with the servos and electrovalves of the blades to change the thrust vector of each wheel; - включения системы "активной амортизации" по поступившему сигналу падения/столкновения при возникновении аварийной нештатной ситуации или показаниям от контроллеров и/или высокочувствительных датчиков радар/лидар, при которой амортизаторы циклически увеличивают плечо в направлении встречи с препятствием;- activation of the "active damping" system on the received signal of a fall / collision in the event of an emergency abnormal situation or indications from controllers and / or highly sensitive radar / lidar sensors, in which the shock absorbers cyclically increase the shoulder in the direction of meeting an obstacle; - взаимодействия с мотором ротора и с сервоприводами, а также изменения углов атак и профилей лопаток и активной амортизации.- interactions with the rotor motor and servo drives, as well as changes in the angles of attack and blade profiles and active damping.
RU2019128525A 2019-09-11 2019-09-11 Aircraft single-wing propulsor RU2735442C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019128525A RU2735442C1 (en) 2019-09-11 2019-09-11 Aircraft single-wing propulsor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019128525A RU2735442C1 (en) 2019-09-11 2019-09-11 Aircraft single-wing propulsor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2735442C1 true RU2735442C1 (en) 2020-11-02

Family

ID=73398114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019128525A RU2735442C1 (en) 2019-09-11 2019-09-11 Aircraft single-wing propulsor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2735442C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2781315C1 (en) * 2022-03-31 2022-10-11 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯ Thrust control method for vertical takeoff and landing unmanned aerial vehicle with cyclic propellers

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009109918A2 (en) * 2008-03-04 2009-09-11 Philip Bogrash Cycloidal rotor with non-circular blade orbit
JP2011207299A (en) * 2010-03-29 2011-10-20 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology Cycloidal propeller
EA029796B1 (en) * 2012-06-07 2018-05-31 Витольд Мельничек Propulsion system for a vehicle or a toy vehicle
CN207510714U (en) * 2017-08-16 2018-06-19 莆田市双普信息科技有限公司 A kind of cycloid propeller propulsive mechanism using arc blade
CN208036590U (en) * 2018-03-12 2018-11-02 南京航空航天大学 Vertical axis propeller eccentric circle control mechanism

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009109918A2 (en) * 2008-03-04 2009-09-11 Philip Bogrash Cycloidal rotor with non-circular blade orbit
JP2011207299A (en) * 2010-03-29 2011-10-20 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology Cycloidal propeller
EA029796B1 (en) * 2012-06-07 2018-05-31 Витольд Мельничек Propulsion system for a vehicle or a toy vehicle
CN207510714U (en) * 2017-08-16 2018-06-19 莆田市双普信息科技有限公司 A kind of cycloid propeller propulsive mechanism using arc blade
CN208036590U (en) * 2018-03-12 2018-11-02 南京航空航天大学 Vertical axis propeller eccentric circle control mechanism

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2781315C1 (en) * 2022-03-31 2022-10-11 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯ Thrust control method for vertical takeoff and landing unmanned aerial vehicle with cyclic propellers

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10967964B2 (en) Air wheel rotor, a gyro stabilized aircraft and a wind-driven power generator using the air wheel rotor, and a stationary launching device
AU2015374294B2 (en) Rotary wing VTOL with fixed wing forward flight mode
US5265827A (en) Paddle wheel rotorcraft
US20200108919A1 (en) Quiet Redundant Rotorcraft
CN101549754B (en) A composite rotating fixed-wing aircraft and its design method
CN103979104B (en) One can variant X-type wing vertical landing minute vehicle
CN108639332B (en) Multi-mode flight control method for composite three-rotor unmanned aerial vehicle
RU2538737C9 (en) Rotor &#34;air wheel&#34;, gyrostabilised aircraft and wind-driven electric plant using rotor &#34;air wheel&#34;, surface/deck devices for their start-up
US20200070971A1 (en) Ring-shaped airfoil aircraft capable of taking off and landing vertically, and hovering
CN104176247A (en) Four-rotor unmanned aerial vehicle with engine for directly driving rotor
EP3764189B1 (en) Takeoff / landing stability augmentation by active wind gust sensing
CN206141828U (en) Unmanned rotation rotor helicopter
RU2666493C1 (en) Unmanned aerial vehicle
Jeong et al. Dynamic modeling and analysis of a single tilt-wing unmanned aerial vehicle
JP2009234551A (en) Vertical takeoff and landing aircraft having main wing installation angle changing device
CN113934223B (en) Unmanned autorotation gyroplane landing control method
GB2423971A (en) Autogyro hovercraft
JP2003104297A (en) Flying, traveling, and navigating craft
RU2735442C1 (en) Aircraft single-wing propulsor
CN216332756U (en) Distributed electric tail rotor helicopter
CN112265634B (en) Four-engine double-rotating-arm vertical take-off and landing unmanned aerial vehicle and flight control method thereof
CN113879526A (en) Vertical take-off and landing and fixed wing aircraft
CN113879051A (en) Vertical take-off and landing and fixed wing aerocar
Cetinsoy Design and modeling of a gas-electric hybrid quad tilt-rotor UAV with morphing wing
CN221214604U (en) Unmanned VTOL aircraft of rotor that verts of built-in rotor of horizontal fin