Трильот

Реферат: UA 120499 U UA 120499 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель трильот належить до повітряних літальних апаратів вертикального зльотупосадки. Найбільш відомі апарати вертикального зльоту - гвинтокрили, які мають несучий гвинт великого розміру. Цей рушій перетворює потужність двигуна в підйомну силу, має велику "ометаєму площу" і переміщує велику кількість повітря з відносно невеликою швидкістю. Недоліком застосування великого несучого гвинта є обмеженість швидкості горизонтального польоту, складність автомата перекосу, особливо для співвісних гвинтів, невеликий коефіцієнт корисної дії (ККД) гвинта [1]. В гвинтокрилах з декількома гвинтами, які є несучими (В-12, Ка-22), для забезпечення стійкості потрібна чітка синхронізація обертів гвинтів, що складно зробити, тому що кожний гвинт має свій двигун [2, 3]. Поліпшені показники має гібридний апарат автожир, в якому замість крила використовується гвинт гвинтокрила. а тяговий гвинт існує окремо [3]. Літаки вертикального зльоту і посадки з повітряними гвинтами як рушії мають такі самі недоліки в режимі зльоту і посадки, але мають значно більшу швидкість горизонтального польоту. До таких апаратів належить літак ХС-142, який має чотири турбогвинтових двигуна і поворотні крила [4]. Літак Х-22А має чотири гвинти в кільцевих каналах з змінною віссю обертання, що є більш ефективним. Сучасний американський конвертоплан MV-22 Osprey має значну горизонтальну швидкість і вантажопідйомність, але має недоліки гвинта великого діаметра як несучого, так і тягового (малий ККД). Крім цього в ньому складно забезпечити стійкість, тому що кожний рушій має свій двигун, а також він чутливий до нерівномірності навантаження повздовж корпусу. Існують сучасні концепт-розробки літаків з вертикальним зльотом-посадкою, такі як: TriFan 600, Elytron та інші, що демонструє актуальність проблеми. В Німеччині спроектовано електролітак LiliumJet, який планується виробляти з 2018 року. Літаки вертикального зльоту з реактивними двигунами, широко відомі в теперішній час, мають загальний недолік реактивного двигуна - велика швидкість і температура газів на виході, а тому низька ефективність використання потужності двигуна для створення підйомної сили [2]. Прототипом корисної моделі, що пропонується, є літак "Кертисс-РайтХ19А" [2], який має чотири рушія - широколопастних гвинта, встановлених в гондолах на кінцях передніх та задніх крил. Гвинти мають змогу повертатися на кут до 100°, що дає можливість отримати значну підйомну силу і ефективно забезпечувати вертикальний зліт, перехідні режими і горизонтальний політ. Чотири рушія приводяться до дії двома двигунами, що поліпшує керованість літака і його стійкість. Задача, поставлена для пропонованої корисної моделі - підвищення функціональної і технічної ефективності. Поставлена задача вирішується використанням трьох високоефективних повітряних рушіїв - багатозаходних гвинтів Архімеда з змінним по довжині діаметром і кроком [5], а також ротативного двигуна, що має велику питому потужність і ККД. [6, 7, 8, 9, 10]. Два рушія встановлені на кінцях крил зворотної стрілоподібності з трьома несучими площинами (триплан). Третій рушій встановлений проміж кілями в хвостовому оперенні. Потрійні крила закріплені на дисках, що незалежно обертаються на корпусі апарату навколо горизонтальної осі на кут біля 120°. Вали приводу рушіїв з'єднуються через керовану трансмісію з ротативним двигуном в корпусі апарату. Поєднання унікальних можливостей двигуна і рушіїв, забезпечує вирішення задачі - підвищення функціональної і технічної ефективності порівняно з прототипом. Корисна модель трильоту, що пропонується, зображена на кресленнях: 1 - вигляд збоку в режимі вертикального зльоту; 2 - вигляд збоку в режимі горизонтального польоту; 3 - вигляд спереду в режимі вертикального зльоту; 4 - вигляд спереду в режимі горизонтального польоту; 5 - варіант літаючого човна або екранольоту. Трильот складається з корпусу 1, потрійних крил зворотної стрілоподібності 2, закріплених на дисках 3, які мають привод обертання 4. На кінцях крил встановлені два рушія - гвинти Архімеда 5 в корпусах 7 на опорах 6. В корпусі трильоту встановлений ротативний двигун 8 з керованою трансмісією 9, яка з'єднана валами 10 з редукторами 11 в опорах гвинтів Архімеда на стійках 12. Вали 10 проходять крізь центри дисків 3 та середню площину крил 2. Третій рушій, встановлений в корпусі 7 проміж кілями 13 хвостового оперення, яке має вертикальні рулі 14 та горизонтальні крила 15. В одному кілі вмонтований вал 16 приводу гвинта, а в другому - пристрій 17 повороту корпусу рушія. Конкретний тип двигуна 8 може бути вибраний в залежності від призначення (вантажний, пасажирський, військовий, протипожежний). Рушії трильоту - високоефективні багатозаходні гвинти Архімеда з можливістю короткочасного (на термін вертикального зльоту і посадки) підвищення тяги за рахунок вмикання камер згоряння палива 19 і підвищення швидкості руху газів на виході з корпусу рушія [5]. Камери згоряння 19 мають форсунки 20 та запальники 21. В пропонованому трильоті використовуються електромеханічні пристрої 4, які обертають диски з крилами, хвостові рулі та керують розподілом потужності двигуна між рушіями за допомогою керованої трансмісії 9. Це дає можливість задіяти автоматизовану систему керування (АСК) для 1 UA 120499 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 реалізації стандартних режимів (зліт, посадка, зависання, перехідні режими, горизонтальний політ). Діє трильот наступним чином: вертикальний зліт виконується встановленням усіх рушіїв в вертикальне положення і вмиканням режиму "зліт" автоматизованої системи керування (АСК). При цьому АСК встановлює необхідну потужність ротативного двигуна і вмикає, за потребою, турбореактивний режим рушіїв. Керована трансмісія забезпечує необхідне співвідношення обертів (тяги) усіх рушіїв для підтримки корпусу в необхідному (горизонтальному) положенні в незалежності від нерівномірності завантаження, напрямку вітру тощо. При досягненні необхідної висоти вмикається режим "розгін" АСК. Рушії поступово повертаються вперед і трильот набирає горизонтальну швидкість. Турбореактивний режим рушив вимикається, тому що підйомна сила створюється при цьому за допомогою потрійних крил, необхідним нахилом рушіїв відносно горизонту і формою корпусу "товсте крило". Режим "посадка" забезпечується підвищенням кута атаки крил з поступовим поворотом рушіїв до вертикального положення. Величина необхідної тяги при цьому зростає і при її недостатності АСК вмикає камери згоряння палива в рушіях і підтримує необхідне співвідношення тяги рушіїв для забезпечення горизонтального положення корпусу. Горизонтальна швидкість зменшується до нуля і апарат зависає над точкою приземлення. Режим, "зависання" забезпечується АСК за допомогою незалежного положення рушіїв та взаємовідносною величиною їх тяги. За допомогою цих засобів в режимі "зависання" можливо здійснювати повільний рух у всіх напрямках і обертання трильоту навколо вертикальної осі. Зліт і посадка можуть також виконуватися як на звичайному літаку при наявності зльотно-посадкової смуги. Вантажопідйомність при цьому підвищується. Режим "горизонтальний політ" після зльоту і розгону забезпечується тягою і положенням рушіїв, опорною площиною крил і корпусу. При роботі ротативного гібридного двигуна в тепловому режимі повітрозабір для нього традиційно здійснюється в передній частині корпусу, а вихід повітря системи охолодження і вихлопу спрямовується в задню верхню частину корпусу (на кресленнях умовно не показано) для зменшення турбулентності в горизонтальному польоті, що зменшує спротив повітря для корпусу, який має форму так званого "товстого крила". Для військового призначення трильоту, що пропонується, використання ротативного гібридного двигуна дає можливість, при знаходженні на борту потужного накопичувача електричної та механічної енергії, короткочасно (на декілька хвилин) переходити на електротягу, що зменшує вірогідність ураження протиповітряними засобами з тепловим наведенням, а також значно зменшує шум при підльоті до ворожих позицій. Важливим також є мінімізована площа ураження життєво важливих механізмів, можливість їх ефективного захисту. Наявність потужного джерела електричної енергії на борту трильоту дає можливість також встановити на ньому потужне джерело радіоперешкод для ускладнення роботи радіоспостереження і зв'язку ворога. В разі використання трильоту, що пропонується, як безпілотного, його тактико-технічні, економічні показники і озброєння можуть бути значно поліпшені по зрівнянню з пілотованим зразком. Незалежне обертання крил з рушіями і хвостового рушія навколо горизонтальної осі створюють унікальну маневреність апарату. Корисні властивості трильоту, що пропонується, можуть бути використані також при створенні літаючих човнів та екранольотів. Може бути здійснений навіть підводний режим руху при умовах забезпечення необхідних ущільнень. Надзвичайно ефективним є використання запропонованого трильоту для гасіння лісових та інших пожеж на місцевості з впорскуванням води на виході повітря з рушіїв. Джерела інформації: 1. В.И. Голичников. Геликоидный винт для семейного вертолета. Материалы всесоюзной конференции ФЕНИД-90. Гомель-Калининград, 1990. 2. Л.А. Гильберг. Покорение неба. - М.: Издательство ДОСААФ-СССР, 1977. 3. Сто великих рекордов авиации и космонавтики. - М.: "Вече", 2008. 4. Авианосцы и вертолетоносцы. - М.: Военное издательство министерства обороны СССР, 1972. 5. Патент України № 109067. 6. Патент України № 76678. 7. Патент України № 91743. 8. Патент України № 91808. 9. Патент України № 98402. 10. Патент України № 98418. 2 UA 120499 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Повітряний апарат вертикального зльоту-посадки трильот, який має поворотні навколо горизонтальної осі крила з рушіями, встановленими на кінцях крил і в хвостовому оперенні, який відрізняється тим, що на кінцях потрійних крил зворотної стрілоподібності і проміж кілями в хвостовому оперенні встановлені високоефективні повітряні рушії - гвинти Архімеда, які з'єднані валами через керовану трансмісію з ротативним двигуном в корпусі апарату. 3 UA 120499 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4