Винтокрылый летательный аппарат

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к авиации, в частности к винтокрылым аппаратам. Цель изобретения - улучшение аэродинамических характеристик. Фюзеляж выполнен в виде тора 1 с частично расположенными в нем двигателем, топливным баком, элементами системы управления. ВЛА имеет установленную на силовом кольце 3 с возможностью вращения кабины экипажа 2. Силовое кольцо 3 связано с торцом 1 с помощью осей 4, проходящих внутри лопастей 5 воздушного винта. Лопасть 5 воздушного винта имеет вид .усеченного сектора и расширяется к торцу 1. Через ее аэродинамический фокус проходит ось 4 крепления, соединяющая силовое кольцо 3 и тор 1. Оси турбины 19 и компрессора турбореактивного двигателя ВЛА параллельны между собой и к оси вращения тора 1, Камера сгорания 18 расположена с внешней стороны тора 1 и между полностью расположенным в торе компрессора и частично расположенной в торе турбиной 19. связанной с компрессором цепной передачей 23. 2 з.п.ф-лы, 17 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) ((1) (5I)5 В 64 С 29/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4954316/23 (22) 04.06.91 (46) 15,06,93, бюл. N. 22 (75) А,И. Кваша (56) Ружицкий Е.Н. Безаэродромная авиация. М.: ОборонГИЗ, 1959, с.82, рис.77. (54) ВИНТОКРЫЛЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ (67) Изобретение относится к авиации, в частности к винтокрылым аппаратам, Цель изобретения — улучшение аэродинамических характеристик. Фюзеляж выполнен в виде тора 1 с частично расположенными в нем двигателем, топливным баком, элементами системы управления. ВЛА имеет установленную на силовом кольце 3 с возможностью вращения кабины экипажа 2.

Силовое кольцо 3 связано с торцом 1 с помощью осей 4, проходящих внутри лопастей

5 воздушного винта. Лопасть 5 воздушного винта имеет вид.усеченного сектора и расширяется к торцу 1, Через ее аэродинамический фокус проходит ось 4 крепления, соединяющая силовое кольцо 3 и тор 1, Оси турбины 19 и компрессора турборе ктивного двигателя ВЛА параллельны между собой и к оси вращения тора 1. Камера:горания

18 расположена с внешней стороны тора 1 и между полностью расположенным в торе компрессора и частично расположенной в торе турбиной 19, связанной с компрессором цепной передачей 23. 2 з,п.ф-лы, 17 ил, 1821420

Изобретение отногится к авиации, в частности к винтокрылым аппаратам, Целью изобретения является создание нового вида винтокрылых летательных ап. паратов с лучшымы аэродинамическими и энергетическими характеристиками с облегченнымы условиями для работы двигателей, На фиг.1 представлен общий вид ВЛА; на фиг.2 — то же, вид сбоку; на фиг,3 — то же, вид в плане; на фиг.4 — общий вид двигателя; на фиг.5 — то же, вид сбоку; на фиг.6 — то же, вид сверху; на фиг,7 — разрез компрессора; на фиг.8 — разрез камеры сгорания; на фиг,9 — поперечное сечение лопасти; на фиг.10— автоматическое компенсирующее устройство с механизмом перестановки лопасти; на фиг.11 — то же, вид сверху; на фиг.12 — то же, вид сбоку; на фиг.13 — структурная схема системы управления; на фиг.14 — функциональная схема формирования сигнала управления; на фиг.15 — секторная лопасть; на фиг.16 и 17 — схема вращения кольца и оси

01 в противоположные стороны.

Заявленный ВЛА содержит фюзеляж, состоящий из корпуса с отсеками для топлива, двигателей, груза, некоторых агрегатов, и ротивопомпажной камеры в верхней части в виде тора 1 и кабины экипажа 2, которая установлена на силовом кольце 3, Силовое кольцо 3 соединено с тором 1 неподвижно осями 4, проходящими внутри лопастей 5 воздушного винта. Лопасти 5 крепятся к осям 4 посредством подшипников вращения в двух противоположных точках и имеют возможность вращаться вокруг осей. Кабина экипажа 2, на платформе 6 которой закреплены ролики 7, лежащие на силовом кольце 3, имеет возможность свободно вращаться по дорожке 8 силового кольца 3, В кабине экипажа 2 размещаются экипаж, устройства и аппаратура управления и обработки данных (на фиг.1 не показано).

К кольцовой платформе 6 кабины экипажа 2 крепится посадочно-стабилизирующее устройство, состоящее из тела цилиндрической формы 9, к которому жестко присоединены четыре ребра жесткости 10 через 90 .

На конце каждого ребра жесткости 10 находится цилиндр 11, внутри которого проходит шток 12, соединенный с цилиндром 11 посредством пружины (на фиг.1 не показано). Шток 12 имеет возможность перемещения по оси цилиндра 12 под действием приложенный силы, К верхнему концу штока 12 крепится ролик 13, к нижнему — лапа

14 или колесо, Оси 15 стабилизирующего устройства проходят внутри лопаток 16 и крепятся к телу цилиндрической формы 9 с однсй стороны и к цилиндру 11 с другой, Лопатки l6 соединены с осями 15 через подшипники имеют возможность вращаться вокруг осей 15 Каждая лопатка 16 соединена с исполнительным устройством

5 системы стабилизации. Снаружи система стабилизации и посадки окружена цилиндрической поверхностью 17, прикрепленную к цилиндрам 11, ВЛА имеет два двигателя раскрутки На

10 фиг,1 видны камеры сгорания 18 и турбины

19; частично выступающие из тела тора. На фиг.4 представлен общий вид турбореактивного двигателя, выполненного по параллельной схеме. Двигатель содержит входной направляющий аппарат 20, осевой многоступенчатый компрессор 21, камеру сгорания 18 и турбину 19. Ось турбины 19 связана через шестерню 22, цепь 23 и шестерню 24 с осью компрессора 21, Цепь 23

20 проходит внутри неподвижных полых лопаток входного направляющего аппарата 20 по двум из них. Компрессор 21 крепится с помощью четырех подшипников, два из которых удерживающие 25 и два — силовые 26, воспринимающие действие центробежных сил (фиг.7). Верхний на фиг.7 удерживающий подшипник 25 закреплен в центре направляющего аппарата 20, нижний — в нижней части тора. Верхний силовой под30 шипник 20 крепится также к направляющему аппарату 20 и находится между удерживающим подшипником и корпусом ротора компрессора. Нижний силовой подшипник 26 крепится к корпусу тора, причем

35 находится вне воздушного тракта компрессора, как и удерживающий, Ось компрессора не совпадает с осью силового подшипника, а лишь касается внутреннего обода подшипника. т,е. силовые подшипни40 ки саттелитовые; роликовые, Ротор компрессора должен иметь малую массу и большую прочность.

Проточная часть компрессора ограничена внутренним контуром корпуса 27 и на45 ружным контуром ротора компрессора.

Компрессор выполнен по классической схеме и состоит из рабочих колес 28 и спрямляющих аппаратов 29. Вращающийся диск с закрепленными на ней лопатками образуют рабочее колесо. За рабочим колесом расположен ряд неподвижных лопаточек, который образует спрямляющий аппарат.

Рабочее колесо и следующий за ним спрямляющий аппарат образуют ступень компрессора, Ряд неподвижно установленных лопаток, расположенных над первым рабочим колесом, называется направляющим аппаратом 20, Внутренний контур 27 компрессора расширяется к низу от ступени к ступени, за исключением первой ступени, 1821420 диаметр которой несколько больше второй На фиг.9 представлено поперечное сеступени, обеспечивая лучшее поджатие воз- чение лопасти 5 воздушного винта. Профиль духа. Проточная часть компрессора выпол- лопасти может быть как симметричным так нена комбинированной, т.е. сужение канала и несимметричным, применение которого вдоль воздушного тракта компрессора до- 5 предпочтительнее. Относительная толщина стигается на первой ступени за счет умень- профиля С = 3-6 и выБирается иэ условий ш е н и я н а р у ж í î r о и у в е л и ч е н и я прочности воздушного винта. Профиль лавнутреннего диаметра контура, а на после- минизированный, в носке лопасти проходит дующих ступенях за счет увеличения внут- воэдуховод 39, по которому подается сжареннего диаметра при увеличивающимся 10 тый воздух от компрессора для обдува вернаружном. Нижние силовой и удерживаю- хней части лопасти через отверстия 40. щий подшипники заключены в герметичный Передняя часть лопасти имеет полость 41, стакан 30Ä находящийся вне воздушного которая заполнена газом под давлением тракта компрессора. для и ридания лопасти необходимой прочноНв фиг.8 представлен разрез камеры 15 сти. Через аэродинамический фокус лопасгораиия. По основным функциональным сти (на расчетном угле атаки) проходит ась узлам камера сгорания ничем не отличается 4 посредством которой лопасть крепится к от камеры сгорания ТРД или ТВД (напри- тору 1 и к силовому кольцу 3. Задняя часть мер, двигателя AN-20) за исключением того, лопасти выполнена монолитной, в самом чтосжатыйвоздухоткомпрессораподается 20 конце которой проходит металлический под углом к оси камеры сгорания; атмосфер- стержень 42, который предназначен для ный воздух проходит по внутренней поло- смещения центра тяжести в заднюю часть сти камеры сгорания, образованной полой лопасти. . конической балкой. На фиг,10 представлена лопасть с автоКамера сгорания состоит из переднего 25 матическим компенсирующим устройством наружного кожуха 31 заднего наружного . и механизмом установки угла атаки лопасти. кожуха 32, конической балки 33, несущего Цапфа 43 закреплена на оси 4 лопасти через .. конуса соплового аппарата 34 и жаровой подшипники имеет возможность вращаться камеры 35. На входе камеры сгорания уста- вокруг ее. На концах скобы цапфы закрепновлен кольцевой стабилизатор сотовой ЗО лена пружина 44, в средней части которой конструкции 36. Сжатый воздух от компрес- закреплен штырь 45, жестко связанный с сора подается в камеру сгорания по возду- передней частью лопасти. ховоду37. Поперечноесечениевоэдуховода Механизм установки угла атаки лопасти имеет вид окружности на выходе от комп- состоит иэ кольца 46, проходящего внутри рессора, затем плавно переходит в эллипс 35 тора по всей его длине и имеющего возможна выходе иэ тора, далее воздушный тракт ность перемещаться относительно тора по раздваивается, плавна огибая цилиндриче- . роликам 47, которые закреплены в торе, при скую поверхность, через которую проходит ., вращении электродвигателя 48. На внутрен- . внешний поток воздуха при вращении тора. ней стороне кольца имеется углубление 49

Паверечные сечения воздуховода по всему 40 синусоидальной формы, в которое входит тракту имеют одинаковую площадь. палец 50, жестко связанный с задней частью

Ось турбины 19 укреплена в торе также цапфы 43 и имеет возможность скользить по с помощью силовых и удерживающих под- направляющему углублению 49. На фиг.10 шипников в верхней и нижней части. Раба- виден также воэдуховод 39. Все вышеперечее колесо турбины частично выступает из численные элементы находятся внутри то., тела тора и конструктивно не отличается от 45 ра, кроме самой лопасти. рабочего колеса турбины ТВД или ТРД (на- Топливный бак 51 также имеет форму прймер двигателя АИ-20) за исключением тора и расположен в торе 1 эа компрессораугла наклона лопаток. ми двигателей в нижней части тора (на фиг.7), В верхней части тора находится проти- 50 Система управления и корректировки вопомпажная камера, высота которой со- орбиты вращения тора (фиг. 13) содержит: ставляет одну треть от диаметра сечения задатчик орбиты вращения тора 1 — жидкотора — фиг.7. Камера ограничена плоской стный маятниковый переключатель (ЖМП) кольцевой платформой 38, на которой за- заполненный токопроводящей жидкостью. креплены компрессоры и оси турбины дви- 55 В ЖМП есть пузырек воздуха, который в

: гателей и верхней криволинейной зависимости от наклона плоскости ЖМП пеповерхностью тора, которая имеет множе- ремещается, вследствие чего происходит ство мелких отверстий, через которые по- перераспределениетоков, протекающихче-, ступает атмосферный воздух, рез контакты a,б,в,г ЖМП. Пары контактов

1821420 а — б, в-г расположены перпендикулярно. Таким образом положение пузырька воздуха в

ЖМП можно определить однозначно, à Iloложение пузырька воздуха в ЖМП определяет наклон орбиты вращения тора, ЖМП 5 расположен в кабине экипажа — в центре тяжести ВЛА. Сигналы с ЖМП подаются в вычислитель 52, куда также поступают сигналы о меняющейся массе аппарата, величине круговой скорости — вращения тора, 10 величине азимута лопаточек, о курсе полета, плотности воздуха и т.д. Обработанные в .вычислителе 52 данные в виде решения поступают в передатчик 53 и далее по линии связи в приемник 54 и в блок управления 55, 15 который выдает сигнал на исполнительное устройство 56, механически связанное с лопаточками 57, Лопаточки 57 находятся диаметрально на внешней стороне тора и имеют возможность вращаться вокруг своих 20 осей в некоторых пределах, ЖМП, вычисли- . тель и передатчик находятся в кабине экипажа. Приемник, блок управления и исполнительное устройство — a торе.

На фиг.14 представлена функциональ- 25 ная схема системы управления, объясняющая принцип формирования сигнала управления.

Для передачи пространственного положенил лопаточек применена потенциомет 30 рическая следящая система, состоящая иэ кольцевых потенциометров П1 и П2. Потенциометр П1 расположен по окружности платформы 6 кабины экипажа 2, Потенциометр П2 соединен с потенциометром П1 35 проводами в точках через 120 . Через ламели А и Б, расположенные на одной линии с лопаточками, запитывается постоянным током потенциометр П1. Двигатель Д1, управляемый усилителем У1, вращает ламели в и 40 г потенциометра П2 и ламели е и д потенци- ометра ПЗ. Вторую потенциометрическую систему образуют потенциометры ПЗ и П4.

Ламели Ж и 3 потенциометра П4 запитываются сигналом с ЦГВ, которая находится на 45 платформе Z и имеет возможность вращаться от двигателя Д2, управляемым сигналом крена с ЦГВ через усилитель УЗ. Жидкостный маятниковый переключатель конструктивно входит в состав ЦГВ; Сигнал подается 50 через усилитель У2 суммирующее устройстео CY, куда также поступают промодулиро- ванные в модуляторах М1, М2 и М3 от датчиков давления и массы и от датчика обратной связи ДОС. Результирующий сиг- 55 нал усиливается в усилителе У4 и поступает далее в передатчик;ВЛА работает следующим образом. За- . пускаются двигатели, связанная система тор-воздушный винт-силовое кольцо начинает вращаться. Энергия двигателей тратится на раскручивание инерционной массы тора 1, преодоление профильных и индуктивных потерь, преодоление сил сопротивления в подшипниках, Воздушный винт, лопасти которого создают подъемную силу

ВЛА, начинает подниматься, когда подъемная сила, созданная воздушным винтом превышает вес ВЛА.

Уа > Gs. где Уа — подъемная сила;

G> — вес аппарата.

Топливо под действием центробежной силы из топливного бака в торе 1 подается в камеру сгорания 18 двигателя. Часть энергии, полученной от сгорания рабочей смеси, используется для вращения турбины 19, которая вращает компрессор 2 1" посредством цепной передачи 23. Направления вращения системы компрессор и турбина двигателя и самого тора противоположны, значит скорости (радиальные составляющие) лопаток компрессора и турбины наиболее удаленных от центра тора в данном промежутке времени, будут вычитаться от линейной скорости тора. Значит суммарная.центробежная сила, действующая на рабочие лопатки и на оси турбин компрессоров в ВЛА, будет меньше по сравнению с прототипом при прочих равных условиях.

Так как максимальные обороты для механической цепной передачи составляют и= 6000 об/мин, то при окружнои скорости внешнего диаметра рабочего колеса компрессора в последней ступени v = 300 350 м/с, диаметр компрессора составит D « 1 м.

Рассмотрим систему изображенную на фиг.16.

Вокруг центра О вращается связанный с ним це .тп 01, вокруг которого вращается груз с массой а. Направления вращения противоположны. При подходе к точке А на ось 01 будет действовать минимальная центробежная сила, так как скорости вычитаются. В.точке Ь скорости складываются и в зависимости от кривизны траектории груза результирующая сила, действующая на ось

01. может быть направлена к центру О. Рассмотрим кольцо с равномерно распределенной массой. -:.:о окружности с центром О>, которое вра г;ется вокруг своего центра 01

flo часовой стрелке {фиг.17). На ось 01 со стороны, кольца будет действовать центроб жная сила„ направленная от центра в

;;.а дой точке по окружности с радиусом г, g @и г где am — масса точки по окружности;

1821420

° ч

R +г

В = аР p = аР (R + r cos a) + (r . sin а)2

v — линейная скорость точки; ю — угловая скорость вращения центра

f — сила, действующая на ось 0 со сто- Oi вокруг центра О; роны точки с массой ап1. a — угол между направлением 01А и

Рассмотрим воздействие сил на ось 01 при направлением на точку. вращении кольца по окружности с радиусом 5 То есть величина ускорения В меняется не

R центром в точке О для восьми направле- только по направлению, но и по модулю. о ний через 45 относительно направления На фиг.17 действие вычитания вектора

01А, В случае,если ось 01вращается вокруг а и Ь для наглядности заменено действием оси О по часовой стрелке, т.е. направления сложения, т.е. вектора Ь взяты с обратным вращений совпадают, то вектора центро- 10 знаком, Затем результирующий вектор в бежных ускорений от двух движений скла- каждой из рассматриваемых точек проеци-. дываются для любого направления. руется на линию ОА. Как видно из рисунка, Результирующая сила, действующая íà ocb результирующая сила действует на ось Of в

01 будет направлена от центра О. сторону оси О, т,е. к центру вращения, что

Если направления вращения кольца с 15 подтверждает фиг.4; на котором иэображецентром Oi и самой оси 01 вокруг оси О по на траектория движения точки на окружноокружности с радиусом R будут противпо- сти с центром.01. Представлен случай, когда ложны,товектораускоренийотдвухдвиже- окружность с центром 01 "катится" по окний будут вычитаться для каждого ружности радиусом R+ r с центром в точке направления в точке пересечения линии на- 20 О. Как видно, результирующая траектория правления и окружности с центром Îl и вогнута к центру О. радиусом r. Следовательно, ротор компрессора и

На фиг.17 представлен случай противо- турбину двигателя нужно выполнять таким положного вращения кольца и оси 01. В образом, чтобы их масса была сосредоточеточке А на чертеже действует сила,обуслов- 25 на по возможности дальше от оси, т.е. ценленная ускорением, возникающим при вра- . тральная часть дожна быть легкой. щении кольца. Важнейшей особенностью заявляемого двигателя является отсутствие зависимости ч его тяги от скорости движения абъекта, на

30 котором он установлен, т.е.

Р=-0 с, где з — центробежное ускорение (по воздей- где Р тя а дв" гателя ствию на ось 01}; Qm — массовыи расход в единицу времеv> — линейная скорость точки на кольце; нИ

r — радиус кольца, 35 с — скорость истечения газов а также ускорением, возникающим при вра- B To BpeMA KBK у прототипа щении оси О, жестко связанной с кольцом, . " 0 (c 4 вокруг оси О. где ч — скорость воздуха на входе двигателя.

Это объясняется тем, что воздух, необ-.

40 ходимый для образования горячей смеси, у предлагаемого двигателя отбирается из противопомпажной камеры и его движение где.  — ускорение; по компрессору перпендикулярно направлению движения то а, т.е. набегаю его порадиусом R+ г.

45 тока. Следовательно, тяга у предлагаемого

В общем случае ускорение, вызванное вра- ковом расходе. Соответственно и затрачиточкиокружностисцентромо!будетопр аемаЯ мощность та"ого двигателЯ изменяется по линеиному закону np: посто50 янном расходе, И=Р ч=0 с ч, где v —.линейная скорость вращения тора..

При малых оборотах воздушного винта мощ=вг R +2R ° г cosa+ ãò; . ность двигвтеввй трвтвтсв в основном нв

55 раскручивание инерционной массы тора, где р- расстояние от центра 0 до рассмат-. так как сила сопРотивлениЯ мала, На Расчетриваемой на окружности с центром 0> и ных оборотах воздушного винта мощность радиусом r точки; двигателей тратится в основном ма преодоление профильных и индуктивных потерь, 1821420

Воздух. проходя через множество мелких (капиллярных) отверстий противопомпажной камеры, поступает в компрессоры двигателей, Так как объем противоположной камеры достаточно велик, а струйки воздуха от каждого капиллярного отверстия, смешиваясь,. образуют однородную массу воздуха, то можно считать скорость воздуха на входе компрессора равной нулю для любых режимов полета ВЛА, Воздух, проходя по компрессору, сжимается и поступает по воздуховоду к камере сгорания, Так как поток воздуха меняет направление на выходе иэ компрессора и на входе в камеру сгорания, та возникают потери. На входе камеры сгорания установлен кольцевой стабилизатор сотовой конструкции, проходя через который поток воздуха становится более однородным по скоростям. Далее воздушный поток разделяется на первичный и вторичный, Первичный поток поступает в зону горения, а вторичный поток воздуха поступает в зону смешения.

Процессы, происходящие в камере сгорания предлагаемого двигателя ничем не отличаются от процессов сгорания обычного

ТРД или ТВД (например, АИ-20К).

Далее газы смешиваются с атмосферным потоком воздуха, проходящем по внутренней полости конической балки, и попадают на рабочее кольцо турбины. Часть энергии газов создает реактивную тягу, другая часть используется для вращения турбиТаким образом, благодаря противоположному направлению вращения ротора компрессора и турбины, закрепленных в торе, и самого тора, можэно свести к минимуму воздействие центробежных сил на подшипники и на рабочие лопасти компрес, сора и турбины, Благодаря тому, что воздушный винт заявляемого ВЛА состоит из лопастей в форме сектора, расширяющихся с увеличением радиуса, подьемная сила со здания им, будет выше чем у прототипа при прочих равных условиях.

Рассчитываем подъемную силу одной лопасти, которая вращается вокруг точки,0, Для элементарного участка на лопасти длиной dr.è шириной r р подъемная сила будет

„г г. г

d Y=Cy —" 1З =Cy ур dr:

Ш г г где Су — коэффициент подъемной силы: р- плотность воздуха; ш- круговая скорость; г — текущий радиус; у».— угол раскрывэ лопасти.

Производя интегрирование, получим подьемную силу для лопасти длиной Я, Y — !! Су — - ф !»Г — — C„ @of ô,(Г dr =

1, - э.

- С„pr» R p = q С„- — R ф ——

1 " 4 1 !r! v 2 лй

5 ™

1 а ° v2

Су — — су 5ом

2 2 и«S» где а=у — =. — — коэффициентзаполне ом

10 ния, S» = 2 llllQ+BPb лопасти;

S>< = л R — ометаемая площадь. г

Для лопасти прямоугольной формы шириной! г

У" / Cy бг=

1 о»г э 1 чг

=м С, — — = — С!, 2 — а S, где ч = в R — скорость конца лопасти;

S» я .1 сг =.у- = — — коэффициент эапол ом,7у я г нения.

Как видно из формул подъемная сила для лопасти в форме сектора выше чем у прямоугольной лопасти при равенстве всех

30 п,р,м„ров

Так как лопасть крепится к компенсирующему устройству со стороны тора, т.е. в точке максимально действующей силы (посредством штыря 45 на фиг.10), то она не будет испытывать действие изгибающих сил по всей длине, То есть необходимую прочность лопасти можно обеспечить применив более тонкий профиль. У прототипа двигатели прикреплены к концам лопастей, что увеличивает действие центробежных сил на лопасть и мешает ей разгружаться. Пружины компенсирующего устройства гасят возникающие колебания в лопасти и не позволяют развиваться флаттеру. Следовательно, можно увеличить площадь лопасти по сравнению с прототипом.

Автоматическое компенсирующее устройство(фиг.10) регулирует угол атаки лопасти в. зависимости от изменения

"0 действующей на лопасть силы. На фиг.11 представлена., прямоугольная пластина АБ (вид сверху), которая закреплена на оси О, совпадающей с осью симметрии. Причем сторона пластины ОА имеет большую массу, 55 чем сторона ОБ. При воздействии на пластину порыва воздуха в пластине возникнут колебания, причем частота колебаний у стороны ОА будет меньше, чем у стороны ОБ, Колебания вычитаются и в результате ппа1821420

14 стины повернется по часовой стрелке вок- зацию. Тор — это большой гироскоп и с течеруг оси О. На этом принципе основана рабо- нием времени наблюдается уход плоскости та компенсирующего устройства. Так как вращения от заданного значения. Корректилопасть имеет противовес в задней части, а ровка орбиты вращения тора осуществляетпередняя часть заполнена газом, то ее 5 ся периодическим изменением угла атаки центр тяжести. находится за аэродинамиче- лойаточек 57, На фиг.14 представлена фунским фокусом; Приувеличении силы,дейст- кциональная схема, поясняющая принцип ,вующей на лопасть (когда лопасть идет управленияикорректировки. Первэяпотен- против потока воздуха при движении ВЛА в циометрическая следящая система состогоризонте), центр тяжести поворачивает ло- 10 ящая из потенциометров I И, П2, усилителя пасть вокруг оси уменьшая угол атаки лапа- У1 и двигателя Д1 отслеживает пространстсти. И наоборот, при уменьшении силы угол венное положение лопзточек на торе. При атаки увеличивается. Таким образом, авто- вращении тора 1 ламели А и Б скользят по матическое компенсирующее устройство потенциометру П1 и ламели В и Г потенци-. выравнивает подъемную силу по диску воз- 15 ометра П2 находятся на одной линии с лопадушного винта. Как уже отмечалось точками 57, На одной оси с двигателем Д1 применение несимметричного ламинизиро- находится ротор потенциометра ПЗ вЂ” ламеванного профиля предпочтительнее, так как ли Д и Е, с которых снимается сигнал, проу последнего с увеличением угла атаки порциональный углу тангажа ВЛА в центрдавлений перемещается к носкулопа- 20 соответствии с пространственным положести и наоборот, с уменьшением угла атаки нием лопаточек 57. центр давлений перемещается в заднюю Центральная гировертикаль (ЦГВ) расчасть. В режиме висения ВЛА и при отсут- положена в центре кабины экипажа 2 и жествии возмущений центр давлений совпада- стко закреплена на круглой платформе Z. етс осью лопасти. Если сила, действующая 25 Перпендикулярно плоскости платформы на лопасть, возросла, то компенсирующее крепится ручка управления ВЛА. Таким обустройство автоматически начнет умень- разом положение плоскости платформы зашать угол атаки, Но центр давлений также висит от положения ручки управления. Для смещается назад "подталкивая" центр тя- упрощения съема данных о крене и тангэже жести в том же направлении. в котором он 30 ВЛА электрический сигнал о крене v сниманечал двигаться, т.е. управление будет эф- ется с ЦГВ, усиливается в усилителе УЗ и фективнее, чем у симметричного профиля, поступает на двигатель Д2, который врэщаПроцесс изменения угла атаки должен ет платформу с расположенной на ней ЦГВ иметьапериодичныйхарактернарасчетных до тех пор, пока сигнал крена не станет оборотах воздушного винта и скорости по- 35 равным нулю. Таким образом с ЦГВ будет лета ВЛА. поступать только сигнал тангажа с, который

Установка:заданного угла атаки осуще- будетопределять амплитуду максимального ствляется с помощью кольца,46 фиг,10, по отклонения плоскости вращения тора 1. Нэуглублению 49 которого проходит палец 50 правление же максимального отклонения цапфы43,связанной посредствомпружинс 40 определит угол, нэ который повернулась передней частью лопасти. Управление дви- платформа с ЦГВ. Ось платформы поворачигателем 48 осуществляется из кабины эки- взет лэмели Ж и 3 кольцевого потенциометпажа, который вращает кольцо 46 и ра П4, статор которого крепится в кабине изменяет угол этаки лопасти. экипажа 2, Таким образом положение ламеДля снижения силы сопротивления ло- 45 лей Ж и 3 потенциометра П4 определяет пасти предлагается также использовать об- направление линии на торе, которая пэралдув верхней части лопасти воздухом, лельна горизонту. КламелямЖ иЗ потенциотбираемым из компрессоров двигателей. ометра П4 подводится сигнал с ЦГВ

Воздух под давлением через гибкий шланг пропорциональный значению тангажа, Попоступает в трубку 39 (фиг.9) и далее через 50 тенциометр П4 соединен с потенцйометром отверстия 40 на верхнюю часть лопасти. ПЗ проводами, подключенными в точках чеДля уменьшения действия центробеж- рез 120О. Съем сигнала производится с лзных сил на топливо предлагается перекачи- мелей Д и Е кольцевого потенциометра ПЗ, вать (топливо) по тороидальному баку в которые вращаются синхронно с лопаточкасторону, противоположную вращению са- 55 ми 57, Далее сигнал. пропорциональный мого тока 1. значению тангажа для каждого расположения лопаточек по азимуту усиливается в усиСистемз управления и корректировки . лителе У2 и поступает нэ суммирующее орбиты вращения тора осуществляет на- устройство ячейки тэнгажа автопилота (наклон плокости вращения тора и ее стабили1821420 пример, АП-28Л1). ka другие входы сумматоров суммирующего устройства (магнит- ные усилители) подаются:

1. Сигнал m(ф который получается в результате модуляции сигнала, пропорцио- 5 нального значению массы тора-гя сигналом тангажа a (о), который пропорционален сигналу, снимаемому с ламелей Д-Е потенциоьгетра ПЗ. Модуляция прямопропорциональна и проходит в модуляторе М1, где 0 — 10 азимут лопаточки.

2. Сигнал рг, (О), получаемый в результате модуляции в модуляторе М2 сигнала р,.пропорционального значению плотности воздуха — сигналом тангажа а(-ф 1б .Модуляция обратно пропорциональна.

3. Сигнал е (О), получаемый в результате модуляции в модуляторе МЗ сигнала, пропорционального значению скоростного напора воздуха е сигналом тангажа а(0), 2О

Модуляция обратно пропорциональна. Датчик скоростного напора находится рядом с лопаточкой и на одном азимуте.

4.3лектрический сигнал дос датчика обратной связи лопаточки. Далее суммар- 2 ный сигнал подается на усилитель У4 и"в передатчик, согласно функциональной схеме.

Тор ВЛА необходимо выполнять из легкого, но прочного материала, например ти- 3О тэна, Тяжелые грузы предполагается размещать в отсеке под кабиной экипажа, а более легкие (почта) — в торе.

Использование изобретения позволяет по сравнению с прототипом создать благоприятные условия для работы двигателей; увеличить удельную грузоподъемность

ВЛА; повысить аэродинамическое качество 4О

ВЛА.

Формула изобретения

1. Винтокрылый летательный аппарат, содержащий фюзеляж, двигатели, воздушный винт, посадочно-стабилизирующее устройство, систему управления, о т л и ч а ю щи.й с я тем, что, с целью улучшения вэродинамических характеристик, фюзеляж винтокрылого летательного аппарата выполнен в виде тора с расположенными в нем частично функциональных элементов двигателей, топливным баком, элементами системы управления, отсеками для грузов и в виде установленной на силовом кольце с возможностью вращения кабины экипажа, причем силовое кольцо связано с тором с помощью осей, проходящих внутри лопастей воздушного винта.

2, Летательный аппарат по п.1, о т л и ча ю шийся тем, что лопасть воздушного винта имеет вид усеченного сектора, расширяющегося к тору, через аэродинамический фокус с профиля которой проходит ось крепления, соединяющая силовое кольцо и тор с возможностью вращения лопасти в пределах, определяемых автоматическим компенсирующим устройством, расположенным в " торе и соединенным с передним концом лопасти, имеющей в задней части противовес, смещающий центр тяжести лопасти за ее аэродинамический фокус.. 3. Летательныйаппарат по п.1, о т л и ча ю щи и с я тем, что двигатели винтокрылого летательного аппарата выполнены тур= бореактивными, оси турбины и компрессора каждого из которых параллельны между собой и оси вращения тора, а камера сгорания расположена с внешней стороны торэ и между floftHocTblo расположенным в торв компрессором и частично расположенной в торе турбиной, связанной с компрессором цепной передачей, 1821420 ю

t ° °

° °

° °

,е ° °

° ° ° е ° °

° . ° 1 ° ° ° 4

° » ° ° ° ° ° 1

° е °

° 1 °

° °

° с ° °

° ° % е е

° с

° ае» ° %, °

° Ф ° ° ,,ФС ° °

»е ° ° ее ° с ° (ес,.С. Р

° ° ° °

° ° 1 °

il

Ф еМ 1

° С»1»е

° ° ° 1

° а ° ° Ъ-ее Эа

° ° °

° ° 444 41»4

1 ° ° \а

° Фа

° ° °

\ °

1 ° °

° ° е °

1 ° ° 1

ФЮ ° е

1 ° ° ° Ф с

° °

° у ° ° 1 е ° аее ФЕФ

4 ° (т ° ее

° а Ч

° ° ФСФ 1, °

Ф ° ° ° °

° ° °

° ° ° а

I а ае °

Ф

° ° Фе °

° °

° °, ° ° °

° Ч Ф Ф»

° ° (Е ° 44 ° ° а ° ° ° г 4. а ° ° ° ° ее а а ° е а

° ФФ °

Ф °

Ъ с . ° ° °

° ° °

° °

° ° ° Ф °

° ° ° t

° ° 4 ее е е

Ф

° е

1Þ ффю . ip t (", Ф ° ЮФ(е 4 °

Ф ° а Ф ° °

° (° е °

Ф ttt ° ° Ф, ° Ф

° °, 14»»

° Ф с»3 ° (° °

° ° (Ф ° t

° °

° (°

Фа

° 4tt °

° аа ° ° ° .

t((°

° ° ° tt ° » °

14

° g ° °

° 1

° ° ° ° ° ° °

Фа

4(» ° ° °

° ° (° ° ° ( ее(° °

° е ° °

° ° t °

»е а»Ф,С»

° ° Ф, ° °

° с ° %

Ф (Ф, ° Фа. °

° ((° (° ° .4/ t,t а)

Ф

° ° Фее j

4 ° ° ° с Ф ю »Ф °,е ° ° ° „е

° м

° М(ФС

182 3420

1823420

1821420

1821420

1821420 1

//

//

ii -l/i

4((// )// 1

К=

Составитель А.Кваша

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Густи

Редактор

Заказ 2088 Тираж Подписное

В НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская на6„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. arapwa, 101