RU2765892C1 - Vertical take-off and landing aircraft propeller rotation system - Google Patents

Vertical take-off and landing aircraft propeller rotation system Download PDF

Info

Publication number
RU2765892C1
RU2765892C1 RU2021102648A RU2021102648A RU2765892C1 RU 2765892 C1 RU2765892 C1 RU 2765892C1 RU 2021102648 A RU2021102648 A RU 2021102648A RU 2021102648 A RU2021102648 A RU 2021102648A RU 2765892 C1 RU2765892 C1 RU 2765892C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
propeller
aircraft
rotation system
vertical take
change
Prior art date
Application number
RU2021102648A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Трофимович Осинин
Original Assignee
Александр Трофимович Осинин
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 Трофимович Осинин filed Critical Александр Трофимович Осинин
Priority to RU2021102648A priority Critical patent/RU2765892C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2765892C1 publication Critical patent/RU2765892C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C15/00Attitude, flight direction, or altitude control by jet reaction
    • B64C15/02Attitude, flight direction, or altitude control by jet reaction the jets being propulsion jets
    • B64C15/12Attitude, flight direction, or altitude control by jet reaction the jets being propulsion jets the power plant being tiltable
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/22Compound rotorcraft, i.e. aircraft using in flight the features of both aeroplane and rotorcraft
    • B64C27/28Compound rotorcraft, i.e. aircraft using in flight the features of both aeroplane and rotorcraft with forward-propulsion propellers pivotable to act as lifting rotors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)

Abstract

FIELD: aircraft engineering.SUBSTANCE: rotation system of a VTOL aircraft, which can be an air propeller or a jet turbine, contains a mechanism for rotating the propeller to change the thrust vector. The rotation of the propulsor is carried out by an aerodynamic control fixed to the propeller in such a way that its working surface is in the zone of the airflow created by the propeller itself. In the jet propeller rotation system, the role of aerodynamic controls is performed by a rotatable nozzle.EFFECT: simplicity of the design of the rotary device, control, safety of vertical flight and transfer to horizontal flight of the vertical take-off aircraft is ensured.1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к летательным аппаратам вертикального взлета для управления и стабилизации в полете.The invention relates to vertical takeoff aircraft for flight control and stabilization.

Существует летательный аппарат вертикального взлета конвертоплан Bell XV-3 совмещающий вертикальный взлет-посадку и самолет, с воздушными движителями, которые поворачиваются для изменения вектора тяги. https://ru.wikipedia.org/wiki/КонвертопланThere is a Bell XV-3 tiltrotor VTOL aircraft that combines vertical takeoff and landing and aircraft, with air propulsion units that rotate to change the thrust vector. https://ru.wikipedia.org/wiki/Tiltrotor

Также существует конвертоплан с поворотным крылом «тилтвинг» в котором установлены движители. https://ru.wikipedia.org/wiki/КонвертопланThere is also a tiltrotor with a rotary wing "tiltwing" in which propellers are installed. https://ru.wikipedia.org/wiki/Tiltrotor

Также существует конвертоплан Bell V-280 Valor движители которого расположены на концах крыла в гондолах. Винты способны поворачиваться на 90 градусов вертикальной плоскости, при этом гондолы остаются неподвижными. https://ru.wikipedia.org/wiki/Bell_V-280_ValorThere is also a tiltrotor Bell V-280 Valor whose propellers are located at the ends of the wing in gondolas. The screws are able to rotate 90 degrees of the vertical plane, while the nacelles remain stationary. https://ru.wikipedia.org/wiki/Bell_V-280_Valor

Существует конвертоплан Bell V-22 Osprey с двумя двигателями, расположенными на концах, крыла в гондолах с установленными на них воздушными винтами, которые могут поворачиваться на 98 градусов в вертикальной плоскости. https://ru.wikipedia.org/wiki/Bell_V-22_OspreyThere is a Bell V-22 Osprey tiltrotor with two engines located at the ends of the wings in nacelles with propellers mounted on them, which can rotate 98 degrees in a vertical plane. https://ru.wikipedia.org/wiki/Bell_V-22_Osprey

У всех на сегодняшний день известных разработанных конвертопланов есть следующие проблемы: сложность САУ, обусловленная необходимостью пропорционального переходного режима при повороте несущих роторов; высокий порог входа обусловленной наукоемкостью решения; сложность, а главное дороговизна систем поворотной механики мотогондол; необходимость наличия автомата перекоса в случае бикоптерной схемы; низкая устойчивость схем к стрессовым нагрузкам; снижение доли полезной нагрузки ввиду большей весовой доли конструкции планера и поворотной механики мотогондол и пр. узлов конвертопланов; малая область перемещения ЦД; малый диапазон возможных ЦТ; необходимость разработки собственных алгоритмов управления нелинейными адаптивными системами стабилизации под каждый тип аппарата.All currently known developed convertoplanes have the following problems: the complexity of the ACS, due to the need for a proportional transient mode when turning the rotors; high entry threshold due to the knowledge-intensive solution; complexity, and most importantly, the high cost of engine nacelle rotary mechanics systems; the need for a swashplate in the case of a bicopter circuit; low resistance of schemes to stress loads; reduction in the share of the payload due to the greater weight fraction of the airframe structure and the rotary mechanics of the engine nacelles and other tiltrotor units; small region of movement of the CM; small range of possible CGs; the need to develop their own control algorithms for nonlinear adaptive stabilization systems for each type of apparatus.

Недостатком выше перечисленных аппаратов вертикального взлета является то, что движитель (воздушный винт) перечисленных выше летательных аппаратов является точкой опоры, там где находится движитель там и точка опоры, при вертикальном полете положение движителя и поперечная ось центра тяжести совпадают (фиг.1) но (фиг.2) при изменении вектора тяги для перемещения аппарата в горизонтальный плоскости путем поворота движителя 2, движитель (воздушный винт) 2 меняет свое положение относительно точки центра тяжести 3, соответственно перемещается место приложения силы 1 к корпусу аппарата и соответственно точки опоры 5 (воздушный винт), потому, что поворот движителя на оси 3 прикрепленной к корпусу аппарата 10 производится механизмом 4 путем упора в корпус летательного аппарата 10, а при изменении положения точки опоры 5 (воздушного винта) не совпадающей с центром тяжести 3 летательного аппарата вертикального взлета и посадки, возникает нежелательное изменение угла тангажа, что усложняет удержание его в горизонтальном положении, также для перевода в горизонтальный полет требуется поворот движителя для изменения вектора тяги, соответственно произойдет увод точки опоры 5 от центра тяжести 3 и приводит к нежелательному изменению угла тангажа, что сильно усложняет его перевод в горизонтальный полет. Также при повороте движителя 2 механизмом 4 путем упора в корпус 10 летательного аппарата вертикального взлета возникает обратный крутящий момент, что также приводит к нежелательному изменению угла тангажа. При вертикальном полете могут возникнуть нежелательное горизонтальное перемещение, например при ветре, потребуется изменять вектор тяги путем поворота движителя, что соответственно приведет к изменению положения точки приложения силы 1, точки опоры и изменению угла тангажа. Нежелательное изменения угла тангажа требует его корректировки что усложняет устройство и управление аппаратом вертикального взлета и посадки.The disadvantage of the above vertical take-off vehicles is that the propeller (propeller) of the above aircraft is a fulcrum, where the propulsor is located there and the fulcrum, in vertical flight, the position of the propulsor and the transverse axis of the center of gravity coincide (figure 1) but ( figure 2) when changing the thrust vector to move the apparatus in a horizontal plane by turning the mover 2, the mover (propeller) 2 changes its position relative to the point of the center of gravity 3, respectively, the place of application of force 1 to the body of the apparatus and, accordingly, the fulcrum 5 (air screw), because the rotation of the propeller on the axis 3 attached to the body of the apparatus 10 is carried out by the mechanism 4 by resting on the body of the aircraft 10, and when the position of the fulcrum 5 (propeller) does not coincide with the center of gravity 3 of the vertical takeoff and landing aircraft , an undesirable change in pitch angle occurs, which makes it difficult to keep If it is kept in a horizontal position, it is also necessary to turn the propulsor to change the thrust vector in order to transfer it to level flight, respectively, the pivot point 5 will move away from the center of gravity 3 and leads to an undesirable change in the pitch angle, which greatly complicates its transfer to level flight. Also, when the propeller 2 is rotated by the mechanism 4 by resting against the body 10 of the vertical take-off aircraft, a reverse torque occurs, which also leads to an undesirable change in the pitch angle. In vertical flight, undesirable horizontal movement may occur, for example, in wind, it will be necessary to change the thrust vector by turning the propeller, which will accordingly lead to a change in the position of the point of application of force 1, the fulcrum and a change in the pitch angle. An undesirable change in the pitch angle requires its adjustment, which complicates the design and control of the vertical takeoff and landing apparatus.

Задачей заявляемого изобретения является система поворота движителя, при которой изменение вектора тяги путем поворота движителя не меняется точка приложения силы и соответственно точка опоры летательного аппарата вертикального взлета и посадки.The objective of the claimed invention is a propulsion rotation system, in which changing the thrust vector by rotating the propulsion unit does not change the point of application of force and, accordingly, the fulcrum of the vertical takeoff and landing aircraft.

Технический результат - более простое устройство, легкое управление и соответственно безопасный вертикального полет и перевод в горизонтальный полет летательного аппарата вертикального взлета.The technical result is a simpler device, easy control and, accordingly, safe vertical flight and transfer to horizontal flight of a vertical take-off aircraft.

Указанный технический результат достигается тем, что движители установленные на летательном аппарате вертикального взлета и посадки для изменения вектора тяги поворачиваются с помощью аэродинамических рулей или поворотным соплом реактивной турбины, находящихся в воздушном потоке создаваемым самим движителем.The specified technical result is achieved by the fact that the propellers installed on the vertical take-off and landing aircraft are rotated with the help of aerodynamic rudders or a jet turbine rotary nozzle located in the air flow created by the propeller itself to change the thrust vector.

Преимуществом обеспечиваемым приведенным признаком, является то, что поворот движителя посредством аэродинамического руля не изменяет место приложения силы от движителя и соответственно точки опоры корпуса летательного аппарата вертикального взлета и посадки, изменяется только направление вектора тяги, что не влияет на угол тангажа, дает стабильность полета и более простое устройство аппарата и безопасного перевода в горизонтальный полет.The advantage provided by the above feature is that the rotation of the propulsion by means of an aerodynamic rudder does not change the place of application of force from the propulsion and, accordingly, the fulcrum of the vertical takeoff and landing aircraft body, only the direction of the thrust vector changes, which does not affect the pitch angle, gives flight stability and a simpler arrangement of the apparatus and a safe transfer to level flight.

Изобретение поясняется рисунками.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 3 - представлена предлагаемая система поворота движителя с воздушным винтом, поворот которого производится аэродинамическим рулем или рулями, находящимся в воздушном потоке создаваемым самим движителем.In FIG. 3 - the proposed system for turning the propeller with a propeller, which is rotated by an aerodynamic rudder or rudders, located in the air flow created by the propeller itself, is presented.

На фиг. 4 - представлена предлагаемая система поворота реактивного движителя, с поворотным соплом, посредством воздушного потока, создаваемого самой турбиной.In FIG. 4 - shows the proposed system for turning a jet propulsor, with a rotary nozzle, by means of an air flow created by the turbine itself.

Система поворота движителя (фиг.3) состоит из движителя 2, аэродинамического руля 7. В варианте реактивного движителя 2 (фиг.4) и поворотного сопла 8.The rotation system of the propeller (figure 3) consists of a propeller 2, an aerodynamic steering wheel 7. In the version of a jet propulsor 2 (figure 4) and a rotary nozzle 8.

Система поворота движителя работает следующим образом.The propulsion system works as follows.

На рисунке (фиг.3) изображена работа системы поворота движителя с одним аэродинамическим рулем исходя из конструктивной необходимости аэродинамических рулей может быть больше одного. Аэродинамический руль 7, закрепленный к движителю 2 (который может быть как тянущим, так и толкающим), таким образом, что его рабочая поверхность находится в зоне воздушного потока 6 создаваемым самим движителем. Поворачивая аэродинамический руль 7 в воздушном потоке 6 от движителя 2, создается момент сил, поворачивающих движитель 2 вокруг поперечной оси вращения 3 которая закреплена к летательному аппарату 10. См. (фиг.4) система поворота реактивного движителя 2 отличается тем, что роль аэродинамических рулей выполняет поворотное сопло 8.The figure (figure 3) shows the operation of the rotation system of the propeller with one aerodynamic rudder, based on the constructive need for aerodynamic rudders, there may be more than one. Aerodynamic rudder 7, fixed to the propulsor 2 (which can be both pulling and pushing), in such a way that its working surface is in the zone of air flow 6 created by the propulsion itself. By turning the aerodynamic steering wheel 7 in the air flow 6 from the propulsion unit 2, a moment of forces is created that rotates the propulsion unit 2 around the transverse axis of rotation 3, which is fixed to the aircraft 10. performs a rotary nozzle 8.

Claims (1)

Система поворота движителя летательного аппарата вертикального взлета и посадки, которым может быть воздушный винт или реактивная турбина, содержащая механизм поворота движителя для изменения вектора тяги, отличающаяся тем, что механизм поворота содержит аэродинамический руль или поворотное сопло, закрепленные к движителю таким образом, что их рабочая поверхность находится в зоне воздушного или газового потока, создаваемого самим движителем, с возможностью их отклонения для поворота движителя в продольной вертикальной плоскости.The system for turning the propulsion of a vertical take-off and landing aircraft, which can be a propeller or a jet turbine, containing a mechanism for turning the propulsor to change the thrust vector, characterized in that the turning mechanism contains an aerodynamic steering wheel or a rotary nozzle fixed to the propulsion unit in such a way that their working the surface is located in the zone of air or gas flow created by the propeller itself, with the possibility of their deflection to rotate the propeller in the longitudinal vertical plane.
RU2021102648A 2021-02-04 2021-02-04 Vertical take-off and landing aircraft propeller rotation system RU2765892C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021102648A RU2765892C1 (en) 2021-02-04 2021-02-04 Vertical take-off and landing aircraft propeller rotation system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021102648A RU2765892C1 (en) 2021-02-04 2021-02-04 Vertical take-off and landing aircraft propeller rotation system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2765892C1 true RU2765892C1 (en) 2022-02-04

Family

ID=80214681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021102648A RU2765892C1 (en) 2021-02-04 2021-02-04 Vertical take-off and landing aircraft propeller rotation system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2765892C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003066429A2 (en) * 2002-02-08 2003-08-14 Moller International, Inc. Improved vertical take-off and landing vehicles
US6845939B1 (en) * 2003-10-24 2005-01-25 G. Douglas Baldwin Tailboom-stabilized VTOL aircraft
US9731818B2 (en) * 2012-01-12 2017-08-15 Israel Aerospace Industries Ltd. System, a method and a computer program product for maneuvering of an air vehicle with tiltable propulsion unit
RU2689065C1 (en) * 2018-05-04 2019-05-23 Борис Никифорович Сушенцев Method of flying an aircraft on a difficult-predictable and low-vulnerability trajectory in a zone of possible damage by guided missiles, as well as an aircraft required for realizing said method
RU2700323C2 (en) * 2017-09-05 2019-09-16 Александр Степанович Дрозд Aeromechanical method of controlling configuration and flight mode of converted aircraft (convertoplane)

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003066429A2 (en) * 2002-02-08 2003-08-14 Moller International, Inc. Improved vertical take-off and landing vehicles
US6845939B1 (en) * 2003-10-24 2005-01-25 G. Douglas Baldwin Tailboom-stabilized VTOL aircraft
US9731818B2 (en) * 2012-01-12 2017-08-15 Israel Aerospace Industries Ltd. System, a method and a computer program product for maneuvering of an air vehicle with tiltable propulsion unit
RU2700323C2 (en) * 2017-09-05 2019-09-16 Александр Степанович Дрозд Aeromechanical method of controlling configuration and flight mode of converted aircraft (convertoplane)
RU2689065C1 (en) * 2018-05-04 2019-05-23 Борис Никифорович Сушенцев Method of flying an aircraft on a difficult-predictable and low-vulnerability trajectory in a zone of possible damage by guided missiles, as well as an aircraft required for realizing said method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3784570B1 (en) Variable pitch rotor assembly for electrically driven vectored thrust aircraft applications
EP3188966B1 (en) Tilt winged multi rotor
RU2563921C1 (en) Rotorcraft with vertical takeoff
US8505846B1 (en) Vertical takeoff and landing aircraft
US8256704B2 (en) Vertical/short take-off and landing aircraft
US9884686B2 (en) Aircraft including an engine attachment with a control surface
CA2864580A1 (en) Wing adjusting mechanism
RU2682756C1 (en) Convertible plane
JP2013532601A (en) Private aircraft
US11492108B2 (en) Wing and rotor vectoring system for aircraft
NO322196B1 (en) Hybrid aircraft
GB2468917A (en) Aircraft propulsion unit having two sets of contra-rotating, ducted propellers
US3273827A (en) Propeller-rotor high lift system for aircraft
RU2700323C2 (en) Aeromechanical method of controlling configuration and flight mode of converted aircraft (convertoplane)
KR100938547B1 (en) Tilt-Duct Aircraft and Attitude-Control of Same
GB2508023A (en) Aerofoil with leading edge cavity for blowing air
WO2015094020A2 (en) Convertiplane with reactive rotor drive, which is controlled by rotors by means of swash plates, via control levers, and which does not require additional control means
RU2532448C1 (en) Method of control, stabilisation and development of extra lift of airship
RU2765892C1 (en) Vertical take-off and landing aircraft propeller rotation system
RU2407675C1 (en) Tandem-rotor helicopter
GB2583971A (en) Control arrangement for fluid borne vehicles
US11541999B2 (en) Methods of vertical take-off/landing and horizontal straight flight of aircraft and aircraft for implementation
RU2324626C1 (en) Safe aeroplane of vertical take-off and landing
RU2723516C1 (en) Convertiplane
KR102022378B1 (en) wing with automatically adjusted angle of attack and aircraft having the same