Рушій для літального апарата

УКРАЇНА 20044 03) А (5і)б В 64 С 27/00; В 64 С 29/00 ОПИС ДО ПАТЕНТУ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД без проведення експертизи по суті на підставі Постанови Верховно? Ради України Г* 3769-ХІІ від 23 XII. 1993 р. Публікується в редакції заявника (54) РУШІЙ ДЛЯ ЛІТАЛЬНОГО АПАРАТА 1 (21)94013344 (22)17.01.94 •" (24)25.12.97 (46)25.12.97, Бюл.М: 6 (72) Лозовий Петро Петрович (73) Лозовий Петро Петрович (57) Движитель для летательного аппарата, состоящий из вала, двух винтов, передаточного устройства крутящего момента, двигателя, выхлопной трубы, рулевых плоскостей, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что два винта установлены в вертикальной плоскости вращения и с наружных сторон закрыты сплошными дисками, лопасти винтов имеют постоянный угол атаки, между винтами установлена несущая поверхность, диски скреплены стержнями, в передаточном устройстве крутящего момента от двигателя к винтам применена клиноременная передача, а конец выхлопной трубы выведен в зону несущей поверхности. с > ю Изобретение относится к авиастроению и может быть использовано в конструкциях устройств для получения подъемной силы в новых видах летательных аппаратов (ЛА) и для установки на специальные самолеты для вертикального взлета и посадки. Аналогом движителя является конструкция по авт. св. № 381806 от 22.05.73 ("Способ р е в е р с и р о в а н и я вентилятора"). Конструкция имеет вал, два рабочих колеса, снабженных осевыми лопатками, и приводной нереверсивный двигатель. Для реверсирования потока воздуха одно из колес затормаживают, устанавливая лопатки на нем так, что они выполняют функции направляющего аппарата, а другое, обеспечивающее необходимое направление потока, растормаживают. Это устройство не является движителем для летательного аппарата, а предназначено для реверсирования потока воздуха. Известный движитель двухвинтового вертолета [Базов Д.И. Аэродинамика вертолетов. М., Транспорт, 1969, с. 7-8] является прототипом. Он состоит из вала, двух винтов, передаточного устройства крутящего момента от двигателя к винтам, рулевых плоскостей, двигателя и выхлопной трубы. В движителе недостаток в том, что он требует наличия двух винтов больших размеров, расположенных на валу в горизонтальной плоскости вращения. Лопасти несут нагрузку всего веса вертолета, из-за чего применяется тяжелый и сложный редуктор для передачи крутящего момента от двигателя к винтам. При взлете или зависании происходит большая затрата мощности двигателя на возникающее нерентабельное перемещение большого объема воздуха сверху вниз. При изменении подьемной силы установлена сложная конструкция для изменения угла атаки л о п а с т е й , из-за чего о о 20044 управлять таким движителем сложно, а изготовление и обслуживание требует больших материальных затрат. Большие и открытые винты движителя на вертолете, сильный звук от выходящих газов двигателя, дорогая эксплуатация ограничивают применение вертолета в народном хозяйстве на малых высотах полета. Цель настоящего изобретения: 1) создать экономичный движитель для ЛА с меньшим диаметром винтов, лопасти которых не несли бы на себе вес ЛА, за счет расположения винтов в вертикальной плоскости вращения и уст ановки винтов так, что воздушная среда отбрасывается на две стороны и перенесения нагрузки с винтов на отдельную несущую поверхность; 2) осуществлять управление подъемной силой движителя за счет изменения оборотов вала двигателя при постоянно установленном углом атаки лопастей; 3) упростить конструкцию передачи крутящего момента от двигателя к винтам за счет применения клиноременной передачи; 4) уменьшить звук выходящих газов от двигателя движителя за счет вывода конца выхлопной трубы в зону несущей поверхности; 5) обеспечить безопасное приближение ЛА вплотную к любой движимой или недвижимой конструкции за счет закрытия винтов с наружных сторон сплошными дисками. Движитель для летательного аппарата состоит из вала, двух винтов, передаточного устройства крутящего момента, двигателя с выхлопной трубой, рулевых плоскостей. Новизной технического решения от аналога и прототипа является то, что два винта установлены в вертикальной плоскости вращения и с наружных с т о р о н закрыты сплошными дисками, лопасти винтов имеют постоянный угол атаки, между винтами установлена несущая поверхность, диски скреплены стержнями, в передаточном устройстве крутящего момента от двигателя к винтам применена клиноременная передача, а конец выхлопной трубы выведен в зону несущей поверхности. Движитель предназначен для получения подъемной силы путем понижения атмосферного давления воздушной среды над несущей поверхностью, расп о л о ж е н н о й между двумя в и н т а м и , закрепленными на концах вращающегося вала с постоянно установленным углом атаки лопастей. Плоскость вращения винтов вертикальная; они закрыты и защищены с наружных сторон жесткими сплошными дисками. Несущая поверхность состоит из четырех соединенных объемных полуконусных поверхностей. Полуконусная поверх 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ность представляет собой одну половину обычной развертки конуса. Одна пара больших полуконусных поверхностей закреплена между винтами в нижней части диаметра винтов так, что каждая отдельная полуконусная поверхность кромкой полуоснования обращена параллельно траектории конца вращающихся лопастей винтов, а вершины их соединены между собой в центре, между винтами. Сверху на двух больших полуконусных поверхностях закреплены две малые полуконусные поверхности и скреплены по кромкам поверхностей. Представленная конструкция отличается снижением силовыч нагрузок на рабочие винты. Нагрузки перемещаются на отдельную несущую поверхность, закрепленную между винтами в нижней части. В данном движителе по сравнению с существующими движителями вертолетов уменьшаются диаметры винтов при сохранении одной и той же подъемной силы. Габариты ЛА значительно уменьшаются. Винты, закрепленные на концах горизонтального вала (на расстоянии не более диаметра устанавливаемых винтов), вращаются с большой угловой скоростью в вертикальной плоскости и закрыты еще с наружных сторон сплошными дисками такого же диаметра как и диаметр винтов. Для получения большей подъемной силы нужно увеличивать обороты вала двигателя. Выравнивание оборотов вала двигатели и оборотов винтов упрощает конструкцию при передаче крутящего момента, уменьшает вес силовой установки и снижает расход топлива. Несущая поверхность прикреплена к стержням, которые скрепляют сплошные диски. К сплошным дискам крепятся рулевые плоскости. Через клиноременную передачу, вместо редукторов, крутящий момент передается от вала двигателя к двум винтам. Закрытые винты представленного движителя обеспечивают безопасность ЛА при любых маневрах приближаться вплотную к любой движимой или недвижимой конструкции, а вывод конца выхлопной трубы в зону несущей поверхности, уменьшает звук выхлопных газов двигателя при незначительной потере подъемной силы. На фиг. 1 изображен движитель во фронтальной проекции; на фиг. 2 и 3 - ЛА с установленным движителем в двух проекциях (вид сверху и вид сбоку), с кинематической схемой передачи крутящего момента; на фиг. 4 показаны действия сил на элементы устройства и движение воздушной среды при вращающихся винтах; на фиг. 5 - несущая поверхность и расположение ее между винтами. 20044 Движитель состоит из вала 1 и винтов 2, вращающихся в подшипниках 3. Силовым приводом является двигатель 4, от которого через промежуточный вал 5 с шкивами 6 крутящий момент передается через клино- 5 ременную (цепную, карданную) передачу 7 на муфту-шкив (муфта свободного вращения) 8. Винты 2 прикрыты сплошными дисками 9. Между винтами 2 размещена несущая 10 поверхность, состоящая из элементов, представляющих собой две большие полуконусные поверхности 10 и две малые полуконусные поверхности 11. Стержнями 12 скреплены сплошные диски 9. К стержням 15 12 крепится несущая поверхность 10-11. К сплошным дискам 9 на шарнирах 13 закреплены рулевые плоскости 14. Выхлопные газы отводятся от двигателя 4 в полуконусную поверхность 10 через трубы 15. 20 Поставленная цель достигается тем, что при работе двигателя 4 крутящий момент передается на промежуточный вал 5 с двумя шкивами 6 через клиноременную передачу 7 к муфтам-шкивам 8. Через муфту 8 крутя- 25 щий момент передается на вал 1, на концах которого закреплены два винта 2 так, что при вращении вала 1 воздушная среда захватывается изнутри над несущей поверхностью 10-11 и отбрасывается на 30 расположенные внутренние поверхности дисков 9. При вращении винтов 2, размещенных возле внутренних поверхностей дисков 9, возникает сжатие с последующим раскручиванием воздушной среды по на- 35 правлению вращения винтов. От большой угловой скорости вращения винтов 2, возникает центробежная сила, которая отбрасывает воздушную среду в радиальном направлении одновременно в двух про- 40 странствах, между каждым вращающимся винтом 2 и сплошным диском 9. Так как между винтами 2 закреплена несущая поверхность 10-11, которая закрывает подход воздушной среды снизу, это приводит к рез- 45 кому понижению атмосферного давления воздушной среды над несущей поверхностью 10-11. При увеличении скорости вращения винтов 2 в условном объеме, над несущей поверхностью, между двумя 50 сплошными дисками 9, резко понижается давление. От понижения давления сопротивляемость воздушной среды лопастям винтов 2 уменьшается, что способствует увеличению оборотов вала двигателя 4, уже 55 при незначительной затрате мощности двигателя. Получается, что чем быстрее вращаются винты 2, тем рентабельнее используется мощность двигателя 4. Эта зависимость используется при передаче кру 6 тящего момента от двигателя 4 к винтам 2 установкой клиноременной передачи. Выбрасывание воздушной среды от центробежной силы между вращающимися винтами 2 и сплошными дисками 9 за пределы радиуса дисков 9, приводит к дополнительному понижению давления воздушной среды над несущей поверхностью 10-11 от возникших воздушных потоков в радиальном направлении, которые ограничивают подход воздушной среды к винтам. Выравнивание давления от возникших разностей давлений над несущей поверхностью 10-11 и за наружными поверхностями сплошных дисков 9 происходит сверху, путем заполнения воздушной средой пространства между винтами 2. Вращающие лопасти винтов будут постоянно отбрасывать прорывающие воздушные потоки ереды на сплошные диски. От действия вращающихся винтов возникает разница давлений над несущей поверхностью и снизу несущей поверхности 10-11. Эта разница давлений даст подъемную силу движителя. Атмосферное давление воздуШт ной среды с силой действует одновременно на наружные сплошные диски 9. Этому действию сил противостоит от поломки жесткость стержней 12, жесткость сплошных дисков 9 и вала 1. При увеличении оборотов вала двигателя 4 увеличивается подъемная сила движителя. Изменение направления полета ЛА осуществляется отклонением в нужном направлении рулевых плоскостей 14, прикрепленных на шарнирах 13, на которые будет действовать выбрасываемый поток воздушной среды, что приведет к развороту. Путевую скорость ЛА возможно осуществить путем наклона на нужный угол всей несущей поверхности 10-11 по направлению полета. Отвод выхлопных газов от двигателя 4 трубой 15 к зоне несущей поверхности, где пониженное атмосферное давление воздушной среды и закрыты снизу и с боков, соответственно, несущей поверхностью и сплошными дисками, понижает звук. Применение такого малого, простого движителя на ЛА сделает их рентабельными в любых отраслях народного хозяйства, где нужно перевозить людей или грузы с любого места на малой безопасной высоте полета. Важное качество движителя в том, что ЛА сможет подлетать вплотную к любой конструкции и зависать в воздухе. Вертикальное расположение винтов позволяет взлетать и садиться на воду, но только при прямо набегающей волне. Малая предполагаемая стоимость, легкое управление, простое обслуживание, малые габариты и 20044 8 зить по воздуху трубы, электрические опозакрытые винты, дают возможность строить ры и лес. Возможна установка такого двиЛА для массового использования населенижителя на специальные самолеты, что даст ем. им обходиться без взлетнопосадочных поТакой движитель, установленный на ЛА, лос, а вынужденные посадки возможно осуможет использоваться1 как грузоподъемное ществлять безопасно в любом месте. средство, для спасательных и монтажных работ на высоте, для подъема добываемых Недостаток движителя на ЛА состоит в руд с глубоких карьеров в беспилотном ватом, что полет возможно безопасно осущерианте, для перемещения грузов в больших закрытых помещениях, в сельском хозяйст- 10 ствлять не выше 10-15 м над поверхностью земли, так как при остановке двигателя быве и т.п. Применение двух и более таких стро падает подъемная сила движителя. движителей в одном ЛА позволит перево fkn. 2 20044 h? ч 20044 W Фиг. S Упорядник Замовлення 4364 Техред М.Келемеш Коректор Н.Король Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл. ( 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 1р1