RU10681U1 - SPEED SMALL-SIZED AIRCRAFT VERTICAL TAKEOFF AND LANDING - Google Patents
SPEED SMALL-SIZED AIRCRAFT VERTICAL TAKEOFF AND LANDING Download PDFInfo
- Publication number
- RU10681U1 RU10681U1 RU99105532/20U RU99105532U RU10681U1 RU 10681 U1 RU10681 U1 RU 10681U1 RU 99105532/20 U RU99105532/20 U RU 99105532/20U RU 99105532 U RU99105532 U RU 99105532U RU 10681 U1 RU10681 U1 RU 10681U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- aircraft
- engine
- fan
- flight
- Prior art date
Links
- NAGRVUXEKKZNHT-UHFFFAOYSA-N Imazosulfuron Chemical compound COC1=CC(OC)=NC(NC(=O)NS(=O)(=O)C=2N3C=CC=CC3=NC=2Cl)=N1 NAGRVUXEKKZNHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 17
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 9,10-anthraquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3C(=O)C2=C1 RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108010066114 cabin-2 Proteins 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 210000004087 cornea Anatomy 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 241000209020 Cornus Species 0.000 description 1
- 241000237858 Gastropoda Species 0.000 description 1
- 241000446313 Lamella Species 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003623 enhancer Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
1. Скоростной малогабаритный летательный аппарат вертикального взлета и посадки, содержащий обтекаемый корпус, выполненный в виде создающего подъемную силу аэродинамического профиля, внутри корпуса расположены комфортабельный салон с экипажем, двигатель с системой питания, системы управления и стабилизации аппарата в полете, подъемный вентилятор, соединенный с двигателем посредством привода и расположенный во внутреннем кольцевом канале корпуса летательного аппарата, отличающийся тем, что канал выполнен в форме несимметричного кольцевого радиально-осевого диффузора с криволинейными образующими, со средним углом поворота потока, заключенным в диапазоне 10 - 90, предпочтительнее 20 - 60и со степенью расширения 1 - 3, предпочтительнее 1,2 - 1,5.2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что в задней части канал имеет горизонтальные ответвления, направленные параллельно продольной оси летательного аппарата от вентилятора наружу корпуса аппарата.3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что аппарат дополнительно содержит движители горизонтального полета, установленные снаружи канала в корпусе летательного аппарата и соединенные с двигателем посредством трансмиссионных валов.4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что аппарат содержит двигатели горизонтального полета, установленные снаружи канала в корпусе летательного аппарата и приводящих в действие подъемный вентилятор посредством привода на стадии вертикального полета.5. Аппарат по пп.1 - 4, отличающийся тем, что длина аппарата 3 - 6 м, предпочтительное 4 - 6 м, ширина аппарата 1,8 - 4 м, предпочтительнее 2 - 3 м, высота аппарата 1 - 2 м, предпочтительнее 1,5 м.6. Аппарат по пп.1 - 4, отличающийся1. High-speed small-sized aircraft of vertical take-off and landing, containing a streamlined body made in the form of an aerodynamic profile creating lift, a comfortable cabin with a crew, an engine with a power supply system, control systems and stabilization of the device in flight, a lift fan connected to the engine through the drive and located in the inner annular channel of the aircraft body, characterized in that the channel is made in the form of an asymmetric tsevogo axial-radial diffuser with curved generatrices having an average angle of rotation of flow, enclosed in the range of 10 - 90 preferably 20 - 60 & degree of expansion with 1 - 3, preferably 1,2 - 1,5.2. The apparatus according to claim 1, characterized in that in the rear part the channel has horizontal branches directed parallel to the longitudinal axis of the aircraft from the fan to the outside of the apparatus. 3. The apparatus according to claim 1, characterized in that the apparatus further comprises horizontal flight thrusters mounted outside the channel in the aircraft body and connected to the engine by means of transmission shafts. The apparatus according to claim 1, characterized in that the apparatus comprises horizontal flight engines mounted outside the channel in the aircraft body and driving a lifting fan by means of a drive at the vertical flight stage. The apparatus according to claims 1 to 4, characterized in that the length of the apparatus is 3 to 6 m, preferably 4 to 6 m, the width of the apparatus is 1.8 to 4 m, more preferably 2 to 3 m, the height of the apparatus is 1 to 2 m, more preferably 1, 5 m. 6. The apparatus according to claims 1 to 4, characterized
Description
Скоростной малогабаритный летательный апнарат вертнка1льиого взлета и носадки.High-speed small-sized flying equipment for a helicopter take-off and landing.
Полезная модель относится к транспортным средствам, в частности к летательным аннаратам вертикального взлета и посадки и может быть использована при создании скоростного транснорта.The utility model relates to vehicles, in particular to the flight annaras of vertical take-off and landing, and can be used to create high-speed transport.
Известен вертолет (Юрьев Б.Н. - Аэродинамический расчет вертолетов. - М.: Оборонгиз, 1956) - летательный аппарат вертикального взлета и носадки, содержащий фюзеляж для размещения грузов и экипажа, пустотелую хвостовую балку, на конне которой расположен винт комненсации реактивного момента, силовой агрегат, трансмиссию, систему управления нолетом, шасси, хвостовое онерение, несущий винт, соединенный с силовым агрегатом носредством трансмиссионньгк валов через редуктор и расноложенный снаружи корпуса летательного аппарата.A well-known helicopter (Yuryev B.N. - Aerodynamic calculation of helicopters. - M .: Oborongiz, 1956) is a vertical take-off and landing gear aircraft containing a fuselage for accommodating cargo and crew, a hollow tail boom with a propeller for reactive torque compensation on its horse, power unit, transmission, flight control system, landing gear, tail neriness, rotor connected to the power unit by means of transmission shafts through a gearbox and located outside the aircraft body.
Основным недостатком вертолета как ргадивидуального средства передвижения но городу являются большие габариты открыто расположенных несущих винтов, создающие угрозу для окружающих построек и людей.The main disadvantage of a helicopter as an individual means of transportation but the city is the large dimensions of the open rotors, which pose a threat to the surrounding buildings and people.
Известен дисколет (патент СССР № 1838180, В 64 С 29/00, 1990) летательный анпарат вертикального взлета и посадки, содержащий два соосно вращаюшдхся от одного привода в противоположных направлениях несущих винта, расположенньгк концентрично внутри корнуса, имеющего внешнюю кольцевую форму, выполнепную в виде создающего подъемную силу кольцевого крыла, корнус имеет управляемые воздухозаборники с ламелями, установленными в зоне выхода струи от несущих винтов с возможностью изменения угла установки, складывающиеся шасси, отличающийся тем, что кабина размещена в центре корнуса в зоне его центра масс, привод установлен в отсеке кабины, несущие винты расположены по внешнюю сторону кабины до кольцевой внешней части в зоне воздухопроводов, разделенных на сектора посредством проходящих радиально балок, соединяющих корпус с кольцевой частью.A known diskette (USSR patent No. 1838180, B 64 C 29/00, 1990) is a vertical take-off and landing aerial vehicle containing two rotationally rotational rotors from one drive in the opposite directions of the rotor, located concentrically inside a corne having an external annular shape, made in the form creating a lifting force of the annular wing, the corne has controllable air intakes with lamellae installed in the area of the jet exit from the rotors with the possibility of changing the installation angle, folding chassis, characterized in that the cab and placed in the center of Cornus in the region of its center of mass, the actuator is mounted in the cab compartment, the rotors are arranged on the outer side of the cabin to the outer annular portion of air in the zone, divided into sectors by radially extending beams connecting the housing with the annular portion.
Недостатками данного аппарата являются его относительно большие габариты, невысокая скорость передвил ени:я, а также неудобство размещения кабины пилота.The disadvantages of this device are its relatively large dimensions, low speed of movement: I, as well as the inconvenience of placing the cockpit.
Наиболее близким к заявляемому является летательный аппарат вертикального взлета и носадки (патент СССР № 1833332, В 64 С 29/00, 1993; патент РФ № 2089458, В 64 С 29/00, 1997), содержащий верхнее и нижнее кольцевые крылья, корпус, грузовой отсек, в котором размещены силовая установка с вентилятором, установленном в центральном канале, образованном кольцевыми крыльями, отличающийся тем, что с целью новышеМКИ: В 64 С 27/20 В 64 С 29/00Closest to the claimed is an aircraft of vertical take-off and nozzle (USSR patent No. 1833332, 64 C 29/00, 1993; RF patent No. 2089458, 64 C 29/00, 1997) containing the upper and lower annular wings, body, cargo compartment, in which the power plant is located with a fan installed in the central channel formed by ring wings, characterized in that for the purpose of a newer version: V 64 C 27/20 V 64 C 29/00
ния весовой отдачи и уменьшения аэродинамического сонротивления верхняя нлоскость корнуса ориентирована во входящем, а нижняя в нисходящем воздушном потоке, нри этом в передней и хвостовых частях корпус и грузовой отсек объединены воедино с образованием обтекаемого аэродинамического профиля, а в хвостовой части в разрыве корпуса установлено маршевое сопло.In order to gain weight and reduce aerodynamic drag, the upper plane of the cornea is oriented in the inlet and the lower in the downward flow, for example, in the front and rear parts of the body and the cargo compartment are combined to form a streamlined aerodynamic profile, and a marching nozzle is installed in the tail section in the gap of the body .
Недостатками этого аппарата являются большие габариты, высокая потребная мощность двигателя и, соответственно, расход топлива.The disadvantages of this device are large dimensions, high engine power requirements and, accordingly, fuel consumption.
Целью полезной модели является создание высокоскоростного экономичного малогабаритного летательного аппарата (ЛА) вертикального взлета и посадки, предназначенного преимущественно для передвижения в крупных, сильно населенньгх городах.The purpose of the utility model is to create a high-speed economical small-sized aircraft (LA) of vertical take-off and landing, intended primarily for movement in large, heavily populated cities.
Поставленная цель достигается тем, что скоростной малогабаритный летательный аппарат вертикального взлета и посадки, содержаищй обтекаемый корпус, вынолненный в виде создающего подъемную силу аэродинамического профиля, внутри корпуса расположены комфортабельный салон с экипажем, двигатель с системой питания, системы управления и стабилизации аппарата в полете, подъемный вентилятор, соединенный с двигателем посредством привода и расположенный во внутреннем кольцевом канале корпуса летательного аппарата, отличающийся тем, что канал выполнен в форме несимметричного кольцевого радиально-осевого диффузора с криволинейными образующими, со средним углом поворота потока заключепным в диапазоне от 10 до 90 градусов, предпочтительнее 20 - 60° и со степенью расширения, заключенной в диапазопе от 1 до 3, предпочтительнее 1,2-1,5.This goal is achieved by the fact that a small-sized high-speed aircraft of vertical take-off and landing, containing a streamlined body made in the form of an aerodynamic profile creating lifting force, a comfortable cabin with a crew, an engine with a power system, a flight control and stabilization control system, and a lift are located inside the body a fan connected to the engine by means of a drive and located in the inner annular channel of the aircraft body, characterized in that the channel made in the form of an asymmetric annular radial-axial diffuser with curvilinear generators, with an average angular flow angle in the range from 10 to 90 degrees, more preferably 20 - 60 ° and with a degree of expansion in the range from 1 to 3, more preferably 1.2- 1,5.
Кроме того в задней части канал имеет горизонтальные ответвления, направленные параллельно продольной оси летательного аппарата от вентилятора наружу корпуса аппарата.In addition, in the rear part of the channel there are horizontal branches directed parallel to the longitudinal axis of the aircraft from the fan to the outside of the apparatus body.
Кроме того, аппарат дополнительно содержит движители горизонтального полета, установленные снаружи канала в корпусе летательного аппарата и соединенные с двигателем носредством трансмиссионньгх валов.In addition, the apparatus further comprises horizontal flight thrusters mounted outside the channel in the aircraft body and connected to the engine by means of transmission shafts.
Кроме того, аппарат содержит двигатели горизонтального полета, установленные снаружи канала в корпусе летательного аппарата и приводящие в действие подъемпый вентилятор посредством привода на стадии вертикального полетаIn addition, the apparatus includes horizontal flight engines mounted outside the channel in the aircraft body and driving the hoisting fan by means of a drive in the vertical flight stage
Кроме того, длина аппарата заключена в диапазоне от 3 до 6 м, предпочтительнее 4 - 6 м; ширина аппарата заключена в диапазоне от 1,8 до 4 м, предпочтительнее 2 - 3 м; высота аппарата заключена в диапазоне от 1 до 2 м, предпочтительнее 1,5м.In addition, the length of the apparatus is in the range from 3 to 6 m, more preferably 4 to 6 m; the width of the apparatus is in the range from 1.8 to 4 m, more preferably 2 to 3 m; the height of the apparatus is in the range from 1 to 2 m, preferably 1.5 m.
Кроме того, мощность двигателя аппарата заключена в диапазоне от 150 до 300 кВт, предпочтительнее 200 - 250 кВт.In addition, the engine power of the apparatus is in the range from 150 to 300 kW, more preferably 200 to 250 kW.
Применение расширяющегося канала с поворотом потока позволяет увеличить эффективность подъемной системы, тугеньшить габариты аппарата и применить закрыто расположенные несущие винты, что делает летательный аппарат безопасным при перемещении по городу. При указанных оптимальных параметрах летательный аппарат имеет расход топлива сравнимый с расходом топлива автомобилей при движении по городу, скорость 200 - 300 км/час и стоимость дорогого автомобиля.The use of an expanding channel with a flow turn allows to increase the efficiency of the lifting system, to tighten the dimensions of the device and to use closed rotors, which makes the aircraft safe when moving around the city. With these optimal parameters, the aircraft has a fuel consumption comparable to the fuel consumption of cars when driving around the city, a speed of 200 - 300 km / h and the cost of an expensive car.
Летательный аппарат с данной совокупностью признаков не обнаружен. Результат, полученный у дашюго аппарата не достигается у известных.An aircraft with this set of features was not found. The result obtained from the dashugo apparatus is not achieved by the known.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
Па фиг. 1,2,3 показан общий вид скоростного летательного аппарата; фиг.1 - вид сбоку, фиг.2 - вид спереди, фиг.З - вид сверху. Па фиг.4,5,6 показана конструкция аппарата со скоростью передвижения до 200 км/ч; фиг.4 - вид сбоку, фиг. 5 - вид спереди, фиг.6 - вид сверху. Па фиг.7,8,9 показана конструкция аппарата со скоростью передвижения в 200-300 км/ч; фиг.7 - вид сбоку, фиг.8 - вид спереди, фиг.9 - вид сверху. Па фиг. 10,11 приведен аналогичный трехместный вариант конструкции; фиг. 10 - вид сверху, фиг.11 - вид спереди.Pa fig. 1,2,3 shows a General view of a high-speed aircraft; figure 1 is a side view, figure 2 is a front view, fig.Z is a top view. Pa Fig. 4,5,6 shows the design of the apparatus with a speed of up to 200 km / h; FIG. 4 is a side view; FIG. 5 is a front view; FIG. 6 is a top view. Pa fig. 7,8,9 shows the design of the apparatus with a speed of 200-300 km / h; Fig.7 is a side view, Fig.8 is a front view, Fig.9 is a top view. Pa fig. 10.11 shows a similar triple version of the design; FIG. 10 is a top view, 11 is a front view.
Па фиг. 12,13 показапа копструкция аппарата со скоростью передвижения свыше 300 км/ч; фиг. 12 - вид сверху, фиг. 13 - вид спереди.Pa fig. 12.13 shows a construction of the apparatus with a speed of movement over 300 km / h; FIG. 12 is a plan view, FIG. 13 is a front view.
В таблицах 1,2,3 приведены технические характеристики скоростных малогабаритных летательных аппаратов вертикального взлета и посадки в зависимости от класса.Tables 1,2,3 show the technical characteristics of high-speed small-sized aircraft of vertical take-off and landing, depending on the class.
Таблица 1 - параметры ЛА со скоростью до 200 км/ч (1 класс). Таблица 2 - параметры ЛА со скоростью 200 - 300 км/ч (2 класс). Таблица 3 - параметры ЛА со скоростью свыще 300 км/ч (3 класс).Table 1 - aircraft parameters at a speed of up to 200 km / h (class 1). Table 2 - aircraft parameters at a speed of 200 - 300 km / h (class 2). Table 3 - aircraft parameters with a speed over 300 km / h (Grade 3).
Летательный аппарат содержит корпус 1 в котором размещен комфортабельный салон 2 с экипажем. Во внутреннем канале 3 корпуса расположено центральное тело 4, имеющее вид конуса с криволинейной образующей. Подъемный вентилятор 5, соединен с двигателем 6 через трансмиссию 7 в варианте с механическим приводом, либо приводится в действие посредством устройства отклопения газового потока 8 и соплового аппарата 9 в варианте с газовым приводом. За вентилятором установлен спрямляющий аппарат 10. В задней части канал может иметь ответвления 11, направленные параллельно продольной оси от вентилятора наружу. В вьгходном сечении канала могут быть устаповленьт поворотные лопатки 12 (ламели). Снаружи корпуса аппарата расположено внешнее оперение 13 (кили, крыловые профили). В верхней части центрального тела симметрии расположен отсек парашюта безопаспости 14. Летательный аппарат можетThe aircraft contains a housing 1 in which a comfortable cabin 2 with a crew is located. In the inner channel 3 of the housing is located the Central body 4, having the form of a cone with a curved generatrix. The lifting fan 5 is connected to the engine 6 through a transmission 7 in the embodiment with a mechanical drive, or is driven by a gas flow rejection device 8 and a nozzle apparatus 9 in the embodiment with a gas drive. A rectifier apparatus 10 is installed behind the fan. In the rear part, the channel may have branches 11 directed outward parallel to the longitudinal axis from the fan. In the upper section of the channel, rotary blades 12 (lamellas) can be mounted. Outside the body of the apparatus is located the outer tail 13 (keels, wing profiles). In the upper part of the central body of symmetry there is a compartment for safety parachute 14. The aircraft can
содержать движители горизонтального полета 15, воздух в которые поступает через воздухозаборники 16. Во избежание попадания под лонасти вентилятора частей человеческого тела, посторонних предметов и т.п. во входном сечении расположено защитное ограждение 17 - редкая сетка специального профиля, имеющая низкие входные потери. Аппарат также может содержать гибкие выдвижные диафрагмы 18, закрывающие входные и выходные отверстия во время горизонтального полета на больших скоростях.contain propulsion devices for horizontal flight 15, the air into which enters through the air intakes 16. To avoid getting parts of the human body, foreign objects, etc. under the fan’s lobes. in the inlet section there is a protective fence 17 - a rare grid of a special profile having low input losses. The device may also contain flexible retractable diaphragms 18, covering the inlet and outlet openings during horizontal flight at high speeds.
Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.
Подъемная сила тяги F двигателя непрямой реакции на месте (при нулевой скорости полета) за вычетом небольщих сил трения, действующих со стороны потока на стенки, равнаThe lifting force of the thrust F of the indirect reaction engine in place (at zero flight speed) minus the small friction forces acting from the flow side to the walls is
F Gu2-Gui+ (р„ - p}dSF Gu2-Gui + (p „- p} dS
где G pBUiSi PBU2S2 - расход воздуха через двигатель (движитель);where G pBUiSi PBU2S2 is the air flow through the engine (propulsion);
РВ- плотность воздуха (,2 кг/м);PB - air density (, 2 kg / m);
111 и U2 - усредненные вертикальные компоненты скорости потока на входе111 and U2 are the averaged vertical components of the inlet flow rate
и на выходе;and at the exit;
Si и 82- площади входного и выходного сечений;Si and 82- input and output sections;
(Ро - P)dS -интеграл по замкнутой поверхности, охватывающей двигатель;(Po - P) dS -integral over a closed surface covering the engine;
Ро- атмосферное давление;Atmospheric pressure;
р - давление на поверхности интегрирования.p is the pressure on the surface of integration.
Очень часто, однако, тягу дврггателя на месте рассчитывают по формулеVery often, however, the engine thrust in place is calculated using the formula
то есть по так называемой тяге, определенной по внутренним параметрам, ошибочно полагая, что входной импульс Gui всегда компенсируется силами разряжения (р - p}dS, действующими на аппарат. На основе этогоthat is, by the so-called draft determined by internal parameters, mistakenly believing that the input pulse Gui is always compensated by the rarefaction forces (p - p} dS acting on the device. Based on this
предлагаются различные аппараты вертикального взлета и посадки, реальная тяга которых оказывается в несколько раз меньше, чем рассчитанная теоретически по внутренним параметрам. В частности это относится к ЛА с подъемными движителями (винты, вентиляторы, винтовентиляторы) без входньгх коков или с неправильной входной геометрией канала. В результате изобретения оказываются либо не работоспособными, либо имеющими плохие характеристики.various vertical take-off and landing devices are offered, the real thrust of which is several times less than theoretically calculated by internal parameters. In particular, this applies to aircraft with lifting propulsion devices (propellers, fans, rotor fans) without input jets or with incorrect input channel geometry. As a result of the invention are either not functional or having poor performance.
Для того чтобы реальная сила тяги соответствовала формуле , должны выполняться некоторые условия, а конструкция аппарата удовлетворять определенным требованиям. В частности таковыми являются конструкции с радиальным забором воздуха. В случае чисто радиального забора нет вертикальной компоненты входной скорости, входной импульсIn order for the real traction force to correspond to the formula, certain conditions must be met, and the design of the apparatus must meet certain requirements. In particular, these are designs with a radial air intake. In the case of a purely radial fence, there is no vertical component of the input velocity, the input pulse
направлен по радиусу п . Силы разряжепия компенсируют друг друга, ((). В итоге единственной силой, действующей на аппарат,directed along the radius of p. Discharge forces cancel each other out, ((). As a result, the only force acting on the apparatus,
является сила реакции Gu2. При несколько наклонном заборе и наличии входной поверхности силы разряжения нрактически комненсируют входной имнулъс и тяга близка к Gu2.is the reaction force of Gu2. With a slightly inclined fence and the presence of the input surface, the rarefaction forces practically compensate the input impulse and the thrust is close to Gu2.
Для создания тяги необходима мощность двигателяEngine power required to create traction
Р Си2 /2г|-рв82и2 2г1 где Р - мощность двигателя;P Cu2 / 2g | -rv82i2 2g1 where P - engine power;
г| - суммарный энергетртческий КПД устройства, нреобразующего механическую энергию двигателя в кинетическую энергию воздушного потока. При заданной тяге потребная мощность двигателяg | - the total energy efficiency of the device that converts the mechanical energy of the engine into kinetic energy of the air flow. For a given thrust, the required engine power
(2л(рв82) )(2l (rv82))
то есть уменьшается с ростом площади выходного сечения, а эффективность системы движителяthat is, decreases with increasing output cross-sectional area, and the propulsion system efficiency
k F/P-2л/U2 2rl(pвS2/F)k F / P-2l / U2 2rl (pvS2 / F)
увеличивается как при увеличении нлощади S2, так и при уменьшении заданной тяги двигателя, то есть веса аппарата. Поскольку вес аппарата пропорционален кубу линейных размеров, а нлощадь квадрату, то эффективность движителя растет с уменьшением габаритов. В результате оказывается возможным создание, относительно легких, малоразмерных, высокоскоростных и относительно экономичных летательных анпаратов индивидуального назначения (на 2-3 человека) с закрытым расположением несущих винтов, достаточно простых в техпическом отношении, и относительно дешевых. Конструкции с закрыто расположенными винтами безонасны и аппараты можно использовать для передвижения по городу.increases both with an increase in area S2, and with a decrease in a given engine thrust, that is, the weight of the apparatus. Since the weight of the device is proportional to the cube of linear dimensions, and the area is squared, the propulsion efficiency increases with decreasing dimensions. As a result, it is possible to create, relatively light, small, high-speed and relatively economical aircraft for individual purposes (for 2-3 people) with a closed arrangement of rotors, quite simple in technical terms, and relatively cheap. Constructs with closed screws are non-clockwise and devices can be used to move around the city.
Па фиг. 1,2,3 изображен общий вид скоростного малогабаритного летательного аппарата. Габариты аппарата (с оперением): длина 3-6 м, предпочтительнее 4-5 м; ширипа 1,8-4 м, предпочтительнее 2-3 м; высота 1-2 м, предпочтительнее 1,5 м. Габариты корпуса: длина 4-5 м, ширина 2-3 м, высота 1,1-1,3 м. Габариты корпуса определяют максимальную выходную площадь. Масса аппарата 500 - 2000 кг, предпочтительнее 700 - 1200 кг. Мощность силовой установки на уровне 220 - 250 кВт (300 - 350 л.с.). Возможны сверхскоростные варианты с авиационными двигателями суммарной мощностью свыше 300 кВт (400 л.с. и более).Pa fig. 1,2,3 shows a General view of a high-speed small-sized aircraft. Dimensions of the device (with plumage): length 3-6 m, preferably 4-5 m; width 1.8-4 m, preferably 2-3 m; height 1-2 m, preferably 1.5 m. Dimensions of the case: length 4-5 m, width 2-3 m, height 1.1-1.3 m. Dimensions of the case determine the maximum output area. The mass of the apparatus is 500-2000 kg, more preferably 700-1200 kg. Power plant power at the level of 220 - 250 kW (300 - 350 hp). Ultra-high-speed options with aircraft engines with a total power of over 300 kW (400 hp and more) are possible.
Пиже малогабаритные ЛА условно делятся на следующие 3 класса.Small-sized aircraft are conventionally divided into the following 3 classes.
1.Аппараты с низкой скоростью нередвижения (до 200 км/час).1. Devices with a low speed of non-movement (up to 200 km / h).
Па фиг.4,5,6 показана одна из возможньгх конструкций аппарата этого класса. В таблице 1 прртведены его технические характеристики.Pa fig. 4,5,6 shows one of the possible designs of the apparatus of this class. Table 1 provides its technical specifications.
2.Аппараты со средней скоростью передвижепия (200 - 300 км/час). Па фиг.7,8,9 показана одна из возможных конструкций аппарата этого класса. В таблице 2 приведены его технические характеристики. Па фиг. 10,11 показан трехместный вариант с двумя винтовентиляторами. 2. Devices with an average speed of movement (200 - 300 km / h). Pa fig. 7,8,9 shows one of the possible apparatus designs of this class. Table 2 shows its technical characteristics. Pa fig. 10.11 shows a triple version with two fan fans.
3. Аппараты с высокой скоростью передвижения (более 300 км/час). На фиг. 12,13 показана одна из возможных конструкций аппарата этого класса. В таблице 3 приведены его технические характеристики.3. Devices with a high speed of movement (more than 300 km / h). In FIG. 12,13 shows one of the possible designs of the apparatus of this class. Table 3 shows its technical characteristics.
Принадлежность ЛА к тому или иному классу определяется в основном его конструкцией.Belonging to one or another class is determined mainly by its design.
Корпус аппарата выполнен по аэродинамической схеме «толстое крыло с оперением, при движешщ аппарата возникает подъемная сила. Максимальное аэродинамическое качество аппарата на уровне 3 - 3,5. Конструкция корпуса представляет собой несущей металлический каркас, на котором крепятся обтекаемые панели из авиационных пластмасс (пластиков) и композитов. Корпус легкий, поскольку является по существу полой конструкцией - более 70% всего объема занимают воздуховоды внутреннего канала и воздухозаборников.The body of the device is made according to the aerodynamic scheme "a thick wing with plumage, with the movement of the device there is a lifting force. The maximum aerodynamic quality of the device at the level of 3 is 3.5. The body design is a metal frame supporting a streamlined panel of aviation plastics and composites. The case is lightweight, since it is essentially a hollow structure - more than 70% of the total volume is occupied by the air ducts of the internal channel and air intakes.
Канал вынолнен в форме несимметричного кольцевого радиальноосевого диффузора с углом поворотом потока на 10 - 90 градусов, предпочтительнее на 20 - 60° и стененью расширения n S2/Si, заключенной в диапазоне от 1 до 3, предпочтительнее 1,2 - 2,5. Экспериментальные исследования показывают, что оптимальный угол поворота потока не равен в точности 90°. С увеличением угла (приближением его к 90°) сила тяги движителя приближается к Guo, однако при этом растут потери, связанные с кривизной канала. При уменьшении угла потери уменьшаются, однако действительная сила тяги становится меньше Gu2- Оптимальный угол является комнромиссом между указанными процессами, сильно зависит от входной геометрии и геометрии канала и составляет ориентировочно 20 60°. При этом необходимо, чтобы локальная ширина входных боковин а в радиальном направлении составляла не менее 0,2 - 0,3 локального радиуса R внутреннего канала (см. фиг.8 и 11). При малых углах поворота необходимая толщина боковин увеличивается до 0,4 - 0,5 R. Увеличивается и радиус скругления верхних входньгс кромок г2 . При малых углах поворота канала в случае если a/R«l (,05) реальная сила тяги почти вдвое меньше тяги, определенной по внутренним параметрам (F Gu2/2). Входной геометрии и геометрии канала следует уделять особое внимание. В противном случае при неправильном их профилировании сильно падает КПД нодъемной системы.The channel is made in the form of an asymmetric annular radial-axial diffuser with an angle of rotation of the flow by 10 - 90 degrees, preferably by 20 - 60 ° and an expansion wall n S2 / Si, comprised in the range from 1 to 3, preferably 1.2 - 2.5. Experimental studies show that the optimal angle of rotation of the flow is not exactly 90 °. With an increase in the angle (approaching 90 °), the thrust force of the propulsion unit approaches Guo, however, the losses associated with the curvature of the channel increase. With a decrease in the angle, the losses decrease, however, the actual traction force becomes less than Gu2. The optimal angle is a compromise between these processes, strongly depends on the input geometry and channel geometry and is approximately 20 60 °. It is necessary that the local width of the input sidewalls a in the radial direction is not less than 0.2 - 0.3 of the local radius R of the inner channel (see Fig. 8 and 11). At small turning angles, the required thickness of the sidewalls increases to 0.4 - 0.5 R. The radius of the rounding of the upper inlet edges r2 also increases. At small angles of rotation of the channel, in the case when a / R «l (, 05), the real traction force is almost half the thrust determined by the internal parameters (F Gu2 / 2). Input geometry and channel geometry should be given special attention. Otherwise, if they are improperly profiled, the efficiency of the lifting system drops significantly.
Радиальный воздухозаборник занимает более 80% периметра, ометаемого лопастями вентилятора. Диаметр вентилятора составляет 1,8 - 2,4 м; нериметр около 6 м; входная площадь диффузора 2-4 выходнаяThe radial air intake occupies more than 80% of the perimeter swept by the fan blades. The diameter of the fan is 1.8 - 2.4 m; non-meter about 6 m; diffuser inlet area 2-4 outlet
площадь диффузора 4 - 6 м , максимально возможная 7 - 10 м в зависимости от габаритов корнуса ЛА. Форма выходного сечения (пунктир на фиг.6 и 9) - нечто среднее между эллинсом и прямоугольником со скругленными краями. Проходное сечение в нлоскости лопастей также эллиптическое. Такую форму канал нриобретает при оптимизации использования свободной нлощади дна аппарата. При малых углах поворота канала входная площадь больше проходной, последняя определяет и ограничивает входную площадь диффузора. Возможна и классическая тороидальная геометрия.the diffuser area is 4–6 m, the maximum possible is 7–10 m, depending on the dimensions of the cornea of the aircraft. The shape of the output section (dashed lines in FIGS. 6 and 9) is a cross between a slip and a rectangle with rounded edges. The cross section in the blade plane is also elliptical. The channel acquires this form when optimizing the use of the free area of the bottom of the apparatus. At small angles of rotation of the channel, the input area is larger than the passage, the latter defines and limits the input area of the diffuser. Classic toroidal geometry is also possible.
Размер канала вдоль продольной оси аппарата несколько больше диаметра вентилятора, а проходная площадь больше ометаемой. Воздух в пространство между лопастями и стенками канала поступает за счет эжеции, а вся подъемная система работает как эжекторно-диффузорный увеличитель непрямой реактивной тяги.The channel size along the longitudinal axis of the apparatus is slightly larger than the diameter of the fan, and the passage area is larger than swept. Air enters the space between the blades and the walls of the channel due to ejection, and the entire lifting system works as an ejector-diffuser enhancer of indirect reactive thrust.
Лопасти вентилятора имеют специальное кручение, такое что скорость потока несколько увеличивается от центра к периферии, в результате в выходном сечении канала нолучается поток с более равномерным распределением скоростей.The fan blades have a special torsion, such that the flow rate increases slightly from the center to the periphery, as a result, a stream with a more uniform distribution of speeds is obtained in the output section of the channel.
Подъемная сила сложным образом распределяется между центральным телом, лопастями вентилятора и входной поверхностью. Центробежные силы, действующие на центральное тело в среднем компенсированы разряжением. Центр тяжести аппарата всегда лежит ниже центра приложения равнодействующей подъемных сил. В полете аппарат гиростабилизирован. Силы разряжения, приложенные по переферии входной поверхности корпуса придают аппарату дополнительн Ю устойчивость.The lifting force is distributed in a complex way between the central body, the fan blades and the inlet surface. The centrifugal forces acting on the central body are on average compensated by discharge. The center of gravity of the apparatus always lies below the center of application of the resultant lifting force. In flight, the device is gyrostabilized. The rarefaction forces applied along the periphery of the input surface of the housing give the apparatus additional stability.
Суммарный КПД подъемной системы равенThe total efficiency of the lifting system is
где г|вх- КПД входного устройства;where r | vkh- efficiency of the input device;
Т1в- КПД вентилятора в рабочей точке;T1v - fan efficiency at the operating point;
Т1д - КПД диффузора;T1d - diffuser efficiency;
Т1ф - величина, связанная с коэффициентом формы.T1f - the value associated with the shape factor.
Входные потери определяются потерями на защитном ограждении и входных кромках и относительно невелики Г1вх 0,95.Input losses are determined by losses on the protective fence and the input edges and are relatively small G1vh 0.95.
КПД высокопроизводительного высокоэффективного вентилятора в рабочей точке г|в 0,85.Efficiency of a high-performance highly efficient fan at the operating point r | 0.85.
Наибольшие нотери связаны с диффузором.The largest notices are associated with the diffuser.
где - коэффициент потерь полного давлепия. В состав потерь входят потери давления при повороте потока, его расширении и трении о стенки канала. Для радиальноосевого диффузора с нлавными обводами и п 1,5 - 2 величина С, порядка 0,2 - 0,3 (т|д 80%). Следует особо отметрггь, что при неправильном профилировании канала диффузорные потери могут сильно возрасти (( 0,5 - 0,8 и даже более), поэтому геометрии диффузора следует уделять особо тщательное внимание. Среди эффективных методов снижения потерь отметим применение разделительных ребер или несквозных канавок на вогнутых стенках канала, отсос пограничного слоя, установку лопаток и разделение канала перегородками (фиг.8).where is the coefficient of loss of total pressure. Losses include pressure losses during rotation of the flow, its expansion and friction against the channel walls. For a radial-axial diffuser with neutral contours and n 1.5 - 2, the value of C is of the order of 0.2 - 0.3 (t | d 80%). It should be especially noted that with improper channel profiling, diffuser losses can increase significantly ((0.5 - 0.8 or even more), therefore, careful attention should be paid to the geometry of the diffuser. Among effective methods for reducing losses, we note the use of dividing ribs or through grooves on the concave walls of the channel, the suction of the boundary layer, the installation of the blades and the separation of the channel by partitions (Fig. 8).
Г1 Г1вхЛвПдЛфG1 G1vkhLvPdLf
(1+0(1 + 0
Всякое отклонение выходного поля скоростей от равномерного вызывает некоторое увеличение нотребной мощности при заданной тяге. Это отражается дополнительным коэффициентом г|ф, зависящим от коэффициента формы, то есть от степени неоднородности потока по скоростям. В приведенньгх конструкциях величина Г|ф составляет 0,9 - 0,95.Any deviation of the output velocity field from the uniform causes a slight increase in power required for a given traction. This is reflected by an additional coefficient r | f, depending on the shape factor, that is, on the degree of flow heterogeneity with respect to velocities. In the above constructions, the value of G | f is 0.9 - 0.95.
Полагая ,95, ,85, ,8, и ,93 получим суммарный КПД ,6. Эксперименты дают г) 0,5 - 0,7 в зависимости от геометрии. Для аппарата массой в 800 кг, выходной площадью м, при эффективности ,6 потребная мощность равна 220 кВт (300 л.с.).Assuming 95,, 85,, 8, and, 93 we get the total efficiency, 6. Experiments give d) 0.5 - 0.7, depending on the geometry. For an apparatus weighing 800 kg, output area m, with an efficiency of 6, the required power is 220 kW (300 hp).
При выборе оптимальных параметров следует максимизироватьWhen choosing the optimal parameters should be maximized
комплекс П/(82) в котором т} в общем случае падает с ростом 82. Например одинаковую тягу имеют подъемные системы со следующими параметрами: , ,6, и , ,657, ,66. Меньшие габариты естественно предпочтительнее.complex P / (82) in which m} generally decreases with increasing 82. For example, lifting systems with the following parameters have the same traction:,, 6, and,, 657,, 66. Smaller dimensions are naturally preferable.
Эффективность подъемной системы малогабаритньгх ЛА 3-4 кг/кВт, нагрузки на единицу выходной площади 100-250 кг/м. Для сравнения укажем параметры вертолетов: эффективность от 4-5 кг/кВт для военных вертолетов огневой поддержки до 7-8 кг/кВт для сверхлегких; нагрузки на единицу площади ометаемой несущими винтами от 10-20 кг/м для сверхлегких до 500-700 кг/м для штурмовых.The effectiveness of the lifting system of small aircraft is 3-4 kg / kW, the load per unit output area is 100-250 kg / m. For comparison, we indicate the parameters of helicopters: efficiency from 4-5 kg / kW for military fire support helicopters to 7-8 kg / kW for ultralight; loads per unit area swept by rotors from 10-20 kg / m for ultralight to 500-700 kg / m for assault.
Скорость летательного аппарата V оценивается по формулеThe speed of the aircraft V is estimated by the formula
где Г1п - полетный КПД двигательной системы; с - коэффициент аэродинамического сопротивления; 8о - площадь лобового сопротивления;where G1p - flight efficiency of the propulsion system; с - aerodynamic drag coefficient; 8о - area of drag;
Полетный КПД зависит от скорости движения аппарата и меняется от нуля до максимального значения rinmaxС учетом индуктивного сопротивления аэродинамический коэффициент имеет величину порядка 0,3 - 0,4. При ,5 м, ,35, кВт и г|птах 0,8, скорость М/С (250 км/час). Крупные современные города уже имеют диаметр свыше 40 км. Аппарат со скоростью перемещения в 200 - 250 км/час нересекает такой город за 10 минут.The flight efficiency depends on the speed of the vehicle and varies from zero to the maximum rinmax. Taking into account the inductive drag, the aerodynamic coefficient is of the order of 0.3 - 0.4. At, 5 m,, 35, kW and g | ptakh 0.8, speed M / S (250 km / h). Large modern cities already have a diameter of over 40 km. The device with a speed of movement of 200 - 250 km / h does not cut through such a city in 10 minutes.
Двигатели аппаратов - любые из существующих, начиная от иоршневых и кончая реактивными. Целесообразность использования того или иного типа двигателя определяется конструкцией и принадлежностью ЛА к тому или иному классу.The engines of the devices are any of the existing ones, from Iorshne to jet engines. The expediency of using one or another type of engine is determined by the design and belonging of the aircraft to one or another class.
Примеры конкретного исполнения.Examples of specific performance.
Пример 1. На фиг.4,5,6 показана конструкция ЛА 1-го класса. Скорость аппаратов до 200 км/час; размеры корпуса 4-4,5/2-3/1,2 м; масса до 800 кг; мощность двигателя до 220 кВт; аэродинамическое качество 1-3;Example 1. Figure 4,5,6 shows the design of an aircraft of the 1st class. The speed of vehicles up to 200 km / h; case dimensions 4-4.5 / 2-3 / 1.2 m; weight up to 800 kg; engine power up to 220 kW; aerodynamic quality 1-3;
ЛпР с8орвУ 2LPR s8orU 2
ориентировочная стоимость 30 000 - 40 000 US $. В таблице 1 приведены параметры конкретного аппарата. ЛА 1-го класса наиболее просты в техническом отношении и самые дешевые.Estimated cost 30,000 - 40,000 US $. Table 1 shows the parameters of a specific device. Class 1 aircraft are the most technically simple and the cheapest.
Конструкция аппарата выполнена по одновекторной схеме, для вертикального и горизонтального полета используется один движитель.The design of the device is made according to a single-vector scheme; for vertical and horizontal flight, one mover is used.
Летательный аппарат содержит корпус 1 в котором размещен комфортабельный салон 2 с экипажем. Во внутреннем канале 3 корпуса расположено центральное тело 4, имеющее вид конуса с криволинейной образующей. Двигатель 6 через трансмиссию 7 приводит во вращение подъемный вентилятор 5, за которым установлены лопатки 10 спрямляющего аппарата. Для ЛА 1-го класса наиболее подходящими являются поршневые двигатели. В задней части канал имеет ответвления 11, направленные наружу. В вьгходной плоскости установлены поворотные лопатки диффузорного профиля 12. При работающем вентиляторе лопатки обдуваются воздушным потоком и стабилизируют аппарат в полете. Аппарат может иметь оперение 13. Парашют безопасности расположен в верхнем отсеке 14 центрального тела. Аппарат также имеет защитную сетку 17 (показана на фиг.7 и 9) и нижнюю выдвижную диафрагму 18, способную перекрывать выходное отверстие диффузора.The aircraft contains a housing 1 in which a comfortable cabin 2 with a crew is located. In the inner channel 3 of the housing is located the Central body 4, having the form of a cone with a curved generatrix. The engine 6 through the transmission 7 drives the lifting fan 5, behind which the blades 10 of the rectifier are installed. For class 1 aircraft, piston engines are most suitable. In the rear part of the channel has branches 11 directed outward. In the upstream plane, rotary blades of the diffuser profile 12 are installed. When the fan is operating, the blades are blown by the air flow and stabilize the device in flight. The device may have a plumage 13. A safety parachute is located in the upper compartment 14 of the central body. The device also has a protective mesh 17 (shown in Figs. 7 and 9) and a lower retractable diaphragm 18, capable of blocking the outlet of the diffuser.
Вблизи поверхности земли подъемная тяга выше как на режимах взлета и висения (эффект воздуш1юй подушки), так и при горизонтальном полете (эффект экрапа). В результате оказывается возможным подъем аппарата с несколько большим весом, и его горизонтальный старт на воздушной подушке (так называемый низкий старт). Эффективная высота воздушной подушки порядка 1/10 меньшего размера аппарата (ширины) и для указанньгх ЛА составляет около 20 см. На ее создание требуется 50 80% номинальной мощности двигателя, остальная расходуется на ускорение аппарата. По мере разгона происходит перераспределение мощностей. При создании воздушной подушки вентилятор работает на нагнетание.Near the surface of the earth, the lifting thrust is higher both in take-off and hover modes (air cushion effect) and in horizontal flight (ekrap effect). As a result, it is possible to lift the apparatus with a slightly higher weight, and its horizontal start on an air cushion (the so-called low start). The effective height of the air cushion is about 1/10 of the apparatus’s smaller size (width) and for the indicated aircraft is about 20 cm. Its creation requires 50 80% of the nominal engine power, the rest is spent on accelerating the apparatus. As overclocking occurs, the redistribution of capacities. When creating an air cushion, the fan runs on discharge.
Движение аппарата в горизонтальном направлении осуществляется либо по вертолетной схеме с помощью автомата перекоса, либо по реактивной, путем отклонения воздушной струи лопатками. При полном нерекрытии дна диффузора лопатками 12 или нижней диафрагмой 18 поток выходит в горизонтальном направлении через каналы 11, образующие маршевые сопла. При этом вентилятор также работает на нагнетание. При низком старте корпусу ЛА выгодно иметь аэродинамический профиль экраноплана. Разворот аппарата в горизонтальной плоскости осушествляется поворотом лопаток спрямляющего аппарата 10.The movement of the apparatus in the horizontal direction is carried out either according to a helicopter scheme using a swashplate, or reactive, by deflecting the air stream by the blades. With complete non-closing of the bottom of the diffuser by the blades 12 or the lower diaphragm 18, the flow exits in the horizontal direction through the channels 11 forming the march nozzles. At the same time, the fan also works for discharge. With a low start, the aircraft hull is advantageous to have an aerodynamic profile of an ekranoplan. The turn of the apparatus in the horizontal plane is carried out by turning the blades of the rectifier apparatus 10.
Основным недостатком одновекторной схемы ЛА является невысокий максимальный нолетный КПД ( 40-50 %), что связано с большими потерями во внутренних каналах. Этот недостаток в значительной степени устраняется в двухвекторных схемах.The main disadvantage of the single-vector aircraft design is the low maximum no-fly efficiency (40-50%), which is associated with large losses in the internal channels. This disadvantage is largely eliminated in two-vector circuits.
Пример 2. На фиг.7,8,9 показана конструкция ЛА 2 класса. Скорость аппаратов 200 - 300 км/час; размеры корпуса 4,2-4,8/2-3/1,2 м; масса 800 кг; мощность двигателя 220-250 кВт; аэродинамическое качество 2,5-3; ориентировочная стоимость 40 000 - 50 000 US $. В таблице 2 приведены параметры конкретного аппарата. На фиг. 10,11 представлена другая модификация - трехместный вариант с винтовентиляторами противоположного вращения и средним углом поворота потока 40°. ЛА 2-го класса средние по сложности и стоимости. Самые экономичные (расход топлива на уровне расхода топлива автомобилей при движении по городу). Наиболее оптимальный вариант ЛА.Example 2. On Fig.7,8,9 shows the design of the aircraft class 2. The speed of the apparatus 200 - 300 km / h; case dimensions 4.2-4.8 / 2-3 / 1.2 m; weight 800 kg; engine power 220-250 kW; aerodynamic quality 2.5-3; Estimated cost 40,000 - 50,000 US $. Table 2 shows the parameters of a specific device. In FIG. 10.11 another modification is presented - a triple version with rotational fans of the opposite rotation and an average angle of rotation of the flow of 40 °. Class 2 aircraft are medium in complexity and cost. The most economical (fuel consumption at the level of fuel consumption of cars when driving around the city). The most optimal version of the aircraft.
Конструкция выполнена по двухвекторной схеме с одним двигателем. На режимах вертикального подъема и горизонтального полета используются разные движители 5, 15 от одного силового агрегата 6. В качестве движителей горизонтального полета используются высокоэффективные (,85-0,87) винтовентиляторы 15, соединенные с основным двигателем 6 посредством трартсмисионных валов 7. В состав передаточнораспределительной системы 7 включены также редуктора, вариатор и механизмы сценления. Последние позволяют плавно подключить винтовентиляторы к работающему на основную нагрузку (вентилятор 5) двигателю, при переходе из режима вертикального взлета в режим горизоьггального полета. Диаметр винтовентиляторов 50 - 70 см.The design is made according to a two-vector circuit with one engine. In the regimes of vertical lift and horizontal flight, different propellers 5, 15 from one power unit are used 6. As propellers of horizontal flight, highly efficient (, 85-0.87) propeller fans 15 are used, connected to the main engine 6 by means of transport shafts 7. The transmission and distribution system system 7 also included gearbox, variator and gearing mechanisms. The latter allow you to smoothly connect the fan fans to the engine operating at the main load (fan 5), when switching from vertical take-off mode to horizontal flight mode. The diameter of the fan fans is 50 - 70 cm.
В полете управление осуществляется с помощью аэродинамических рулей 13. Нри движении аппарата на больщих скоростях для создания подъемной силы корпусом, а также для уменьщения аэродинамического сопротивления входные и выходные отверстия перекрываются гибкими выдвижными диафрагмами 18 (тентом). Диафрагмы сделаны из тонких металлических листов, либо PI3 других материалов. В нерабочем состоянии диафрагмы свернуты в рулоны. Нижняя расположена в переднем отсеке, боковые - в верхней части центрального тела. Но мере увеличения скорости диафрагмы разворачиваются. В развернутом положении боковые опираются на сетчатое ограждение 17, нижняя - на продольные реи. Для ЛА со скоростью передвижения до 150 км/час диафрагмы не требуются.In flight, control is carried out using aerodynamic rudders 13. When the apparatus moves at high speeds to create lift by the body, as well as to reduce aerodynamic drag, the inlet and outlet openings are blocked by flexible retractable diaphragms 18 (tent). Diaphragms are made of thin metal sheets, or PI3 other materials. When inoperative, the diaphragms are rolled up. The lower one is located in the front compartment, the lateral ones are in the upper part of the central body. But as the speed increases, the diaphragms unfold. In the expanded position, the lateral ones rest on the mesh fence 17, the lower one on the longitudinal yards. For aircraft with a travel speed of up to 150 km / h, apertures are not required.
Для обеспечения гиростабилизации во время горизонтального полета вентилятор не отключается полностью, а вращается в замкнутом объеме на холостом ходу, для чего достаточно 5 - 10% номинальной мощности двигателя. Нри открытии диафрагм вращающийся на холостом ход} вентилятор сразу вступает в работу.To ensure gyrostabilization during horizontal flight, the fan does not turn off completely, but rotates in a closed volume at idle, for which 5 to 10% of the rated engine power is sufficient. When opening the diaphragms, idling, the fan} immediately enters operation.
Наиболее подходящими двигателями для ЛА 2-го класса являются газотурбинные. ГТД допускают форсирование, то есть увеличение мощности двигателя в некоторое число раз, называемое коэффициентом форсирования. Рабочий коэффициент форсажа 1,2 и допускает многократные повторения без значительного износа двигателя, максимальный 1,4. К примеру вертолетный турбовальный двигатель, имеющий номинальнуюThe most suitable engines for a Class 2 aircraft are gas turbine. GTEs allow forcing, that is, an increase in engine power by a certain number of times, called the forcing coefficient. The afterburner has a working coefficient of 1.2 and allows multiple repetitions without significant engine wear, maximum 1.4. For example, a helicopter turboshaft engine having a rated
мощность 300 кВт на максимально продолжительном режиме имеет мощность 400 кВт на максимально чрезвычайном. Форсирование двигателя необходимо для обеспечения приемлемой скоростной приемистости аппарата, требующей взлетной тяговооруженности (отношение подъемной тяги к весу аппарата) на уровне 1,1 - 1,2, для чего достаточно форсирование до 1,2 - 1,3 номинальных мощностей.300 kW power for maximum continuous operation; 400 kW maximum emergency power. Forcing the engine is necessary to ensure an acceptable high-speed throttle response of the device, requiring takeoff thrust-weight ratio (the ratio of lifting thrust to the weight of the device) at a level of 1.1 - 1.2, for which boosting to 1.2 - 1.3 rated powers is enough.
Расход топлива у летательного аппарата выше чем расход топлива у легковых автомобилей на экономичном режиме, то есть при безостановочном движении с оптимальной скоростью по трассе (5-10 кг/100 км), и сравним с их уровнем расхода нри движении по городу (15-20 кг/100 км).The fuel consumption of an aircraft is higher than the fuel consumption of cars in economy mode, that is, with non-stop traffic with an optimal speed along the highway (5-10 kg / 100 km), and is comparable with their consumption level when driving around the city (15-20 kg / 100 km).
Применительно для аппарата, указанного в таблице 2 приведем некоторые параметры подъемной системы: диаметр вентилятора 2,2 м; окружная скорость лопастей 200 - 240 м/с;For the apparatus indicated in table 2, we present some parameters of the lifting system: fan diameter 2.2 m; peripheral speed of the blades 200 - 240 m / s;
fy«fy "
ометаемая площадь ,4 м ; входная площадь ,2 м ;swept area, 4 m; entrance area, 2 m;
проходная площадь м (скругленный прямоугольник 2,2x2,5);passage area m (rounded rectangle 2.2x2.5);
эжекторная площадь ,6 ejector area, 6
вьгходная площадь ,2 м (скруглепный нрямоугольник 2,2x2,8);uphill area, 2 m (rounded rectangle 2.2x2.8);
мопщость двигателя кВт; подъемный КПД ,65;engine power kW; lifting efficiency, 65;
тяга двигателя на месте кП; расход воздуха кг/сек;engine thrust in place of gearbox; air consumption kg / s;
скорость потока на входе м/с; на выходе м/с;inlet flow rate m / s; at the exit of m / s;
давление реактивной струи на грунт Па ( 0,75кг/дм).jet pressure on the soil Pa (0.75 kg / dm).
Пример 3. Па фиг. 12,13 показана конструкция ЛА 3-го (высшего) класса. Скорость аппаратов более 300 км/час; размеры корпуса 4,5-5/22,5/1,1 м; масса свыше 1 т; мощность двигателей более 300 кВт; качество 3-3,5; стоимость 60 000 - 100 000 U8 $. В таблице 3 приведены параметры конкретного аппарата. Самый скоростной, но в то же время самый дорогой, технически сложный и неэкономичный .ПА.Example 3. Pa. 12,13 shows the design of the aircraft of the 3rd (highest) class. The speed of the vehicles is more than 300 km / h; case dimensions 4,5-5 / 22,5 / 1,1 m; weight over 1 t; engine power more than 300 kW; quality 3-3.5; cost 60,000 - 100,000 U8 $. Table 3 shows the parameters of a specific device. The fastest, but at the same time the most expensive, technically complex and uneconomical .PA.
При замене механических винтовентиляторов на два авиационных воздушно-реактивных двигателя летательный аппарат превращается в малоразмерное сверхскоростное транспортное средство. Вентилятор приводится во вращение либо механртческим приводом, либо газовым. В последнем случае на стадии подъема двигатели 15 работают в режиме газогенераторов. С помощью устройства отклонения газового потока 8 рабочая смесь подается на соплов то систему 9 или стандартную «улитку, и далее на лопатки подъемного турбовентилятора 5. КПД газового привода меньше механического из-за потерь в отклоняющих устройствах и рабочих частях лопаток турбовентилятора.When replacing mechanical rotor fans with two aircraft jet engines, the aircraft turns into a small-sized super-fast vehicle. The fan is driven either by a mechanical drive or by a gas drive. In the latter case, at the stage of lifting, the engines 15 operate in the mode of gas generators. Using the device for deflecting the gas flow 8, the working mixture is fed to the nozzles then to the system 9 or the standard “snail, and then to the blades of the turbofan lifting fan 5. The efficiency of the gas drive is less mechanical due to losses in the deflecting devices and the working parts of the turbofan blades.
При взлете мощность двигателя кратковременно форсируется. ВРД допускают значительный форсаж путем сжигапия дополнительного количества топлива. Паиболее подходящими двртгателями для ЛА 3-го класса являются малогабаритные двухконтурные турбовинтовые и, возможно, турбореактивные.During take-off, engine power is briefly boosted. WFD allow significant boost by burning additional fuel. The most suitable engine thrusters for a Class 3 aircraft are small-sized twin-circuit turboprops and, possibly, turbojets.
Приведены точные технические характеристики западногерманского The exact specifications of West German are given.
авиационного радиального дизеля ZOCHE ZO 02А.aviation radial diesel engine ZOCHE ZO 02A.
Указан нолный вес двигателя, включающий пневматический стартер, The engine’s zero weight is indicated, including a pneumatic starter,
генератор, гидравлический регулятор, турбокомпрессор, нагнетатель,generator, hydraulic regulator, turbocharger, supercharger,
Коэффициент форсирования 1,2. The boost factor is 1.2.
Два малогабаритных воздушно-реактивных двигателя номинальной Two small jet engines rated
мощностью 200 кВт каждый и массой 100 - 150 кг каждый.with a capacity of 200 kW each and a mass of 100 - 150 kg each.
Коэффициент форсирования 1,3 Механический нривод нодъемного вентилятора. Forcing coefficient 1.3 Mechanical drive of a non-removable fan.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99105532/20U RU10681U1 (en) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | SPEED SMALL-SIZED AIRCRAFT VERTICAL TAKEOFF AND LANDING |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99105532/20U RU10681U1 (en) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | SPEED SMALL-SIZED AIRCRAFT VERTICAL TAKEOFF AND LANDING |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU10681U1 true RU10681U1 (en) | 1999-08-16 |
Family
ID=48272248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99105532/20U RU10681U1 (en) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | SPEED SMALL-SIZED AIRCRAFT VERTICAL TAKEOFF AND LANDING |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU10681U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2450953C1 (en) * | 2011-03-03 | 2012-05-20 | Владимир Степанович Григорчук | Transport facility with dynamic retention of main frame above road surface |
| RU2705545C1 (en) * | 2019-02-14 | 2019-11-07 | Николай Борисович Болотин | Combat attack helicopter and helicopter power plant |
-
1999
- 1999-03-19 RU RU99105532/20U patent/RU10681U1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2450953C1 (en) * | 2011-03-03 | 2012-05-20 | Владимир Степанович Григорчук | Transport facility with dynamic retention of main frame above road surface |
| RU2705545C1 (en) * | 2019-02-14 | 2019-11-07 | Николай Борисович Болотин | Combat attack helicopter and helicopter power plant |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5149012A (en) | Turbocraft | |
| US5039031A (en) | Turbocraft | |
| US8622335B2 (en) | Ducted fan VTOL vehicles | |
| RU2250181C2 (en) | Aircraft and method of its operation | |
| US11878805B2 (en) | Efficient low-noise aircraft propulsion system | |
| US6464459B2 (en) | Lifting platform with energy recovery | |
| US6073881A (en) | Aerodynamic lift apparatus | |
| US6616094B2 (en) | Lifting platform | |
| RU2012512C1 (en) | Hybrid flying vehicle | |
| US20080054121A1 (en) | Ducted fan VTOL vehicles | |
| US4537373A (en) | Air vehicle having driven wheels and ducted fans | |
| US20090159757A1 (en) | Ducted Fan Vtol Vehicles | |
| US5213284A (en) | Disc planform aircraft having vertical flight capability | |
| RU2127202C1 (en) | Method of creating system of forces of aircraft of aeroplane configuration and ground-air amphibious vehicle for implementing this method | |
| WO2018059244A1 (en) | Aircraft | |
| RU2460672C2 (en) | Integrated technology of operation and production of maksinio vehicles hybrid aircraft (versions), turboprop jet engine, wing (versions), method of generating lift and method of turboprop jet engine operation | |
| EP0596131A4 (en) | Flying vehicle. | |
| EP2508401A1 (en) | Combined aircraft | |
| JP4944270B1 (en) | Turbo shaft engine V / STOL machine | |
| RU2466908C2 (en) | Integrated technology of operation and production "maxinio" transport facilities: vtol electric aircraft (versions), electric aircraft units and methods of employment electric aircraft and its parts | |
| RU10681U1 (en) | SPEED SMALL-SIZED AIRCRAFT VERTICAL TAKEOFF AND LANDING | |
| US20050230518A1 (en) | Aircraft | |
| US20030201362A1 (en) | Helicarplane | |
| RU2317220C1 (en) | Method of forming the system of forces of flying vehicle and flying vehicle-ground-air-amphibian for realization of this method | |
| RU2457153C2 (en) | "maxinio" standard technology of vehicle manufacturing and operation, no-run take-off and landing electric aircraft (versions), lifting device, turbo-rotary engine (versions), multistep compressor, fan cowling, turbo-rotary engine operation method and method of electric aircraft lifting force creation method |