RU70221U1

RU70221U1 - AIRCRAFT

Info

Publication number: RU70221U1
Application number: RU2007129057/22U
Authority: RU
Inventors: Николай Евгеньевич Кузьмин
Original assignee: Николай Евгеньевич Кузьмин
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2008-01-20

Abstract

Полезная модель относится к летательным аппаратам тяжелее воздуха, а именно к аппаратам вертикального взлета и посадки с одним или несколькими несущими валами, по обоим концам которых расположены роторы. Сущность полезной модели состоит в том, что летательный аппарат состоит из корпуса аппарата с приводным двигателем, соединенным силовым валом через промежуточный вал с несущим валом, на концах которого, расположены роторы, вращающиеся вместе с несущим валом. Роторы имеют плоские несущие лопасти, вращающиеся вокруг своих осей, посредством трансмиссии) с передаточным отношением 1:2 от управляющей шестерни к шестерне привода лопасти. Управляющие шестерни поворачиваются только на угол, определяемый органом управления, промежуточные шестерни обкатываются вокруг управляемых шестерен, передавая вращение на оси вращения несущих лопастей. Несущие лопасти ротора (их несколько штук в роторе) повторяют положение друг друга, следуя одна за другой по окружности вращения ротора. Режим работы несущих лопастей ротора - закритические углы атаки с изменением их от нуля до девяноста градусов и обратно до нуля, в результате чего передние кромки лопастей при вращении ротора, становится попеременно передними и задними, меняясь за каждый оборот ротора. Нагрузка на несущие лопасти изменяется по синусоидальному закону от нуля до максимума.The utility model relates to aircraft heavier than air, namely to vertical take-off and landing devices with one or more bearing shafts, at both ends of which rotors are located. The essence of the utility model consists in the fact that the aircraft consists of the body of the device with a drive motor connected by a power shaft through an intermediate shaft to a bearing shaft, at the ends of which rotors are rotated together with the bearing shaft. The rotors have flat bearing blades rotating around their axes by means of a transmission) with a gear ratio of 1: 2 from the control gear to the gear drive of the blade. The control gears rotate only at an angle determined by the control body, the intermediate gears are rolled around the controlled gears, transmitting rotation on the axis of rotation of the bearing blades. The rotor rotor blades (there are several of them in the rotor) repeat the position of each other, following one after another along the circumference of the rotor rotation. The operating mode of the rotor rotor blades is supercritical angles of attack with a change from zero to ninety degrees and back to zero, as a result of which the leading edges of the blades during rotation of the rotor become alternately front and rear, changing for each revolution of the rotor. The load on the bearing blades varies according to a sinusoidal law from zero to maximum.

Description

Полезная модель относится к летательным аппаратам тяжелее воздуха, а именно к аппаратам вертикального взлета и посадки с одним или несколькими несущими валами, по обоим концам которых расположены роторы.The utility model relates to aircraft heavier than air, namely to vertical take-off and landing devices with one or more bearing shafts, at both ends of which rotors are located.

Известен летательный аппарат, который содержит кабину с посадочно-опорным механизмом, двигатель с взаимодействующими с воздушной средой лопастями и устройство управления (Патент РФ №2033944). Лопасти закреплены на осях, установленных с возможностью поворота в опорах на их краях. Опоры закреплены на радиальных стойках соединенного с двигателем центрального вала. Устройство управления выполнено в виде поворотного по углу и установленного соосно центральному валу копира (кулачкового), на который опираются принудительно с помощью пружин, рычаги осей с лопастями. Несущий вал расположен симметрично относительно кабины, по ее боковым сторонам, выполнен единым и размещен в горизонтальной плоскости.Known aircraft, which contains a cabin with a landing support mechanism, an engine with blades interacting with the air and a control device (RF Patent No. 2033944). The blades are fixed on the axles mounted with the possibility of rotation in the supports at their edges. The bearings are mounted on radial racks of the central shaft connected to the engine. The control device is made in the form of a copier (cam) rotatable in angle and mounted coaxially to the central shaft, on which the axle levers with blades are forcibly supported by springs. The bearing shaft is located symmetrically relative to the cabin, on its sides, is made uniform and placed in a horizontal plane.

Недостатком известной конструкции являются большие динамические и аэродинамические нагрузки, ввиду неравномерного вращения несущих лопастей, обусловленных формой кулачкового механизма. Наличие прижимных пружин, снижает надежность работы механизма и увеличивает вес последнего. Отсутствует возможность «Качания» наклона оси несущего вала вместе с его рамой относительно несущей рамы для движения аппарата влево и вправо. Недостатком является также невозможность использования одного несущего вала для летательного аппарата. Высокое расположение центра тяжести относительно несущих валов не обеспечивает надежной устойчивости аппарата в полете.A disadvantage of the known design are large dynamic and aerodynamic loads, due to the uneven rotation of the bearing blades due to the shape of the cam mechanism. The presence of pressure springs reduces the reliability of the mechanism and increases the weight of the latter. There is no possibility of “Swinging” the tilt of the axis of the bearing shaft together with its frame relative to the bearing frame for the movement of the apparatus left and right. The disadvantage is the inability to use one bearing shaft for the aircraft. The high location of the center of gravity relative to the bearing shafts does not provide reliable stability of the apparatus in flight.

Задача полезной модели: увеличение надежности и управляемости летательного аппарата, путем замены кулачкового механизма управления лопастями передаточным механизмом с передаточным числом 1:2 и возможностью изменения наклона оси вращения роторов влево и вправо для изменения движения аппарата вбок.The objective of the utility model is to increase the reliability and controllability of the aircraft by replacing the cam mechanism for controlling the blades with a gear with a gear ratio of 1: 2 and the ability to change the tilt of the axis of rotation of the rotors left and right to change the side movement of the apparatus.

Техническим результатом является снижение динамических нагрузок на элементы привода роторов лопастей, обеспечение надежной устойчивости летательного аппарата, а также улучшение управляемости и маневренности.The technical result is to reduce dynamic loads on the drive elements of the rotors of the blades, ensuring reliable stability of the aircraft, as well as improving controllability and maneuverability.

Сущность полезной модели состоит в том, что летательный аппарат состоит из корпуса аппарата с приводным двигателем, соединенным силовым валом через промежуточный вал с несущим валом, на концах которого, расположены роторы, вращающиеся вместе с несущим валом.The essence of the utility model consists in the fact that the aircraft consists of the body of the device with a drive motor connected by a power shaft through an intermediate shaft to a bearing shaft, at the ends of which rotors are rotated together with the bearing shaft.

Роторы имеют плоские несущие лопасти, вращающиеся вокруг своих осей, посредством трансмиссии (выполненной с помощью шестеренчатой передачи, цепной, зубчато-ременной) с передаточным отношением 1:2 от управляющей шестерни к шестерне привода лопасти. Управляющие шестерни поворачиваются только на угол, определяемый органом управления, промежуточные шестерни обкатываются вокруг управляемых шестерен, передавая вращение на оси вращения несущих лопастей (планетарная передача). Несущие лопасти ротора (их несколько штук в роторе) повторяют положение друг друга, следуя одна за другой по окружности вращения ротора. Режим работы несущих лопастей ротора - закритические углы атаки с изменением их от нуля до девяноста градусов и обратно до нуля, в результате чего передние кромки лопастей при вращении ротора, становится попеременно передними и задними, меняясь за каждый оборот ротора. Нагрузка на несущие лопасти изменяется по синусоидальному закону от нуля до максимума.The rotors have flat bearing blades rotating around their axes by means of a transmission (made using a gear transmission, chain, gear-belt) with a gear ratio of 1: 2 from the control gear to the blade drive gear. The control gears rotate only at an angle determined by the control, the intermediate gears are run around the controlled gears, transmitting rotation on the axis of rotation of the bearing blades (planetary gear). The rotor rotor blades (there are several of them in the rotor) repeat the position of each other, following one after another along the circumference of the rotor rotation. The operating mode of the rotor rotor blades is supercritical angles of attack with a change from zero to ninety degrees and back to zero, as a result of which the leading edges of the blades during rotation of the rotor become alternately front and rear, changing for each revolution of the rotor. The load on the bearing blades varies according to a sinusoidal law from zero to maximum.

Роторы выполнены конструктивно одинаково, один левый, другой правый и имеют одинаковую силу тяги, направление силы тяги с помощью органов управления управляется на каждом роторе отдельно.The rotors are structurally identical, one left, the other right and have the same traction force, the direction of the traction force with the help of controls is controlled on each rotor separately.

Плоские лопасти роторов взаимодействуют со средой, изменяя угол атаки от нуля до девяноста градусов и обратно до нуля, следуя друг за другом, повторяя положение предыдущей лопасти. В результате вращения роторов образуется подъемная сила, перпендикулярная оси вращения роторов. Управляющие шестерни расположены соосно несущему валу на подвижной раме. Они находятся в неподвижном состоянии и поворачиваются на некоторый угол органами управления для изменения силы тяги роторов независимо друг от друга. Это позволяет управлять полетом летательного аппарата. От управляющих шестерен, путем обкатывания вокруг них промежуточных шестерен, [трансмиссия может быть выполнена цепной, шестеренчатой (коническая, прямозубая, с промежуточным валом, промежуточными шестернями), зубоременной] вращение передается на оси вращения лопастей. Направление вращения лопастей направлено в противоположную сторону от вращения роторов с соотношением 1:2. Для маневрирования аппарата вбок (влево, вправо) возможно «качание» на некоторый угол рамы несущего вала в шарнирах на раме летательного аппарата с помощью управляющего органа.Flat rotor blades interact with the medium, changing the angle of attack from zero to ninety degrees and back to zero, following each other, repeating the position of the previous blade. As a result of rotation of the rotors, a lifting force is generated perpendicular to the axis of rotation of the rotors. The control gears are located coaxially with the bearing shaft on the movable frame. They are stationary and rotated by a certain angle by the controls to change the traction of the rotors independently of each other. This allows you to control the flight of the aircraft. From the control gears, by rolling the intermediate gears around them, [the transmission can be made of a chain, gear (bevel, spur, with an intermediate shaft, intermediate gears) gear-driven] rotation is transmitted on the axis of rotation of the blades. The direction of rotation of the blades is directed in the opposite direction from the rotation of the rotors with a ratio of 1: 2. For maneuvering the apparatus sideways (left, right), it is possible to “swing” to a certain angle of the frame of the bearing shaft in hinges on the frame of the aircraft using the control body.

В зависимости от сферы применения и компановки предлагаемый летательный аппарат может быть снабжен несколькими несущими валами и дополнительно неподвижными плоскостями для улучшения аэродинамических характеристик.Depending on the scope and layout of the proposed aircraft can be equipped with several bearing shafts and additionally fixed planes to improve aerodynamic performance.

Несущий вал может поворачиваться, с помощью органа управления, (наклоняться) The bearing shaft can be rotated using the control, (tilt)

(если несколько несущих валов, могут наклоняться все) влево и вправо на некоторый угол и изменять направление силы тяги роторов перпендикулярно оси вращения роторов. Наличие данных органов управления полетом обеспечивают высокую маневренность аппарата (разворот на месте, движение боком, движение назад, снижение, подъем, взлет и посадка). Для аппаратов с одним несущим валом центр тяжести должен быть расположен ниже несущего вала.(if several bearing shafts can all be tilted) to the left and right by a certain angle and change the direction of the traction force of the rotors perpendicular to the axis of rotation of the rotors. The presence of these flight controls provides high maneuverability of the device (in-place turn, sideways movement, backward movement, decrease, rise, take-off and landing). For devices with one bearing shaft, the center of gravity should be located below the bearing shaft.

На фиг.1 схематично представлен общий вид летательного аппарата с одним несущим валом и двумя роторами, на фиг 2 - вид летательного аппарата сбоку.Figure 1 schematically shows a General view of the aircraft with one bearing shaft and two rotors, Figure 2 is a side view of the aircraft.

Летательный аппарат состоит из корпуса 1, силовой установки 2, силового вала 3, промежуточного вала 4 для передачи вращения от силовой установки 2 к несущему валу 5 привода роторов 6 через конические шестерни 7, 8. По периметру роторов 6 на осях 9 расположены плоские лопасти 10. Оси 9 соединены с несущим валом 5, например, шестеренчатыми передачами (шестерни 11, 12, 13), обеспечивающими передаточное отношение «несущий вал 5 к оси 9 лопасти 10» 1:2. Несущий вал 5 с помощью шарнира 14 связан с органом управления 15, который позволяет наклонять несущий вал 5 на угол α для изменения направления движения летательного аппарата. Несущий вал 5 расположен в раме 16. На раме 16 расположены управляющие шестерни 17, 18. Они жестко соединены с шестернями 11 привода осей 9 в виде блока шестерен, а блоки имеют возможность вращения на раме 16, под воздействием органов управления 19, 20 позволяющими менять направление силы тяги роторов 6 независимо друг от друга. Для улучшения аэродинамических характеристик устанавливаются неподвижные плоскости 21.The aircraft consists of a housing 1, a power plant 2, a power shaft 3, an intermediate shaft 4 for transmitting rotation from the power plant 2 to the bearing shaft 5 of the rotor drive 6 through bevel gears 7, 8. Flat blades 10 are located around the rotors 6 on the axes 9 The axis 9 is connected to the bearing shaft 5, for example, by gears (gears 11, 12, 13), providing a gear ratio "bearing shaft 5 to the axis 9 of the blade 10" 1: 2. The bearing shaft 5 by means of a hinge 14 is connected with the control body 15, which allows you to tilt the bearing shaft 5 at an angle α to change the direction of movement of the aircraft. The bearing shaft 5 is located in the frame 16. On the frame 16 are the control gears 17, 18. They are rigidly connected to the gears 11 of the drive axles 9 in the form of a block of gears, and the blocks can rotate on the frame 16, under the influence of the controls 19, 20 allowing to change the direction of the traction force of the rotors 6 is independent of each other. To improve aerodynamic characteristics, fixed planes 21 are installed.

Полет летательного аппарата осуществляется следующим образом.The flight of the aircraft is as follows.

При включении силовой установки 2 вращение через силовой вал 3, промежуточный вал 4 передается на несущий вал 5. Вал 5 вращается вместе с роторами 6. Несущие лопасти 10 роторов 6 через шестерни привода 11, 12, 13 вращаются вокруг своих осей с передаточным отношением 1:2 от управляющей шестерни к шестерне привода лопасти, взаимодействуют со средой, изменяя угол атаки от нуля до девяноста градусов и обратно до нуля, следуя друг за другом, повторяя положение предыдущей лопасти. В результате вращения роторов 6, образуется подъемная сила, перпендикулярная оси 9 вращения роторов 6. Летательный аппарат взлетает и находится над землей, то есть сила тяги роторов направлена вертикально.When the power unit 2 is turned on, the rotation through the power shaft 3, the intermediate shaft 4 is transmitted to the bearing shaft 5. The shaft 5 rotates together with the rotors 6. The bearing blades 10 of the rotors 6 rotate around their axes with a gear ratio 1 through the gears of the drive 11, 12, 13: 2 from the control gear to the gear drive the blades interact with the medium, changing the angle of attack from zero to ninety degrees and back to zero, following each other, repeating the position of the previous blade. As a result of the rotation of the rotors 6, a lifting force is generated perpendicular to the axis of rotation 9 of the rotors 6. The aircraft takes off and is above the ground, that is, the thrust force of the rotors is directed vertically.

Для придания летательному аппарату поступательного движения в воздухе органами управления 19, 20 поворачиваются управляющие шестерни 17, 18 которые поворачивают несущие лопасти ротора 6 на некоторый угол относительно их первоначального положения при взлете. Таким образом, изменяется направление силы тяги роторов 6 и To give the aircraft translational motion in the air, the control gears 19, 20 rotate the control gears 17, 18 that rotate the rotor 6 rotor blades by a certain angle relative to their initial position during take-off. Thus, the direction of the traction force of the rotors 6 and

летательный аппарат приходит в поступательное движение. Управление направлением движения летательного может осуществляться, либо органом управления 15, который через шарнир 14 наклоняет несущий вал 5 на угол α, изменяя направление силы тяги роторов 6, либо органами управления 19, 20 которые могут независимо друг от друга изменять направление силы тяги каждого ротора по отдельности.the aircraft begins to translate. The direction of movement of the aircraft can be controlled either by a control body 15, which tilts the bearing shaft 5 through an hinge 14 by an angle α, changing the direction of the traction force of the rotors 6, or by controls 19, 20 that can independently change the direction of the traction force of each rotor in separately.

Таким образом, изменяя органами управления 15, 19, 20 направление силы тяги лопастей роторов 6, можно изменять направление движения летательного аппарата, то есть, он может перемещаться вперед, назад, влево, вправо и в различных сочетаниях этих направлений, а, изменяя обороты роторов, менять высоту полета или зависания над землей и скорости движения (маневренности).Thus, by changing the direction of the thrust force of the rotor blades 6 by the controls 15, 19, 20, it is possible to change the direction of motion of the aircraft, that is, it can move forward, backward, left, right and in various combinations of these directions, and by changing the rotor speed , change the height of flight or hovering above the ground and speed (maneuverability).

Кроме этого, расположение роторов 6 по бокам корпуса 1 позволяет при экстренном снижении, например, при отказе силовой установки 2, применить парашютную систему 22, расположенную между роторов и позволяющую совершить летательному аппарату относительно мягкую посадку.In addition, the location of the rotors 6 on the sides of the housing 1 allows for emergency reduction, for example, in case of failure of the power plant 2, to use a parachute system 22 located between the rotors and allowing the aircraft to make a relatively soft landing.

Указанные функции управления аппаратом обеспечивают ему высокую управляемость, скорость, маневренность и безопасность полета относительно других летательных аппаратов.These control functions of the device provide him with high controllability, speed, maneuverability and flight safety relative to other aircraft.

Claims

1. The aircraft contains a housing, a power unit, a transmission, a bearing shaft on a rotary frame, rotors mounted on both sides of the bearing shaft, blades mounted for rotation and control devices on the rotors, characterized in that the axis of the blades are installed around the perimeter at at least one rotor, the rotors are mounted on a bearing shaft associated with the transmission power plant, and the axis of the blades are connected with control transmitting devices mounted on the frame of the bearing shaft with a gear ratio of 1: 2 and the possibility of tilting the axis of the bearing shaft relative to the housing.

2. The aircraft according to claim 1, characterized in that the frame of the bearing shaft is mounted on the housing with the possibility of tilting it by means of a control device.

3. The aircraft according to claim 2, characterized in that the control device is connected to the control by means of a hinge mounted on the frame of the bearing shaft.

4. The aircraft according to claim 1, characterized in that the control device for the direction of the rotor thrust force (angle of rotation of the blades) is made in the form of gears mounted on the frame of the bearing shaft, connected to the governing body and gears of the drive rotor blades.

5. The aircraft according to claim 1, characterized in that the center of gravity of the device is located below the axis of the bearing shaft.

6. The aircraft according to claim 1, characterized in that it is equipped with a parachute system located between the rotors.

7. The aircraft according to claim 1, characterized in that it is equipped with fixed planes.