[go: up one dir, main page]

RU168554U1 - High-speed combined helicopter (rotorcraft) - Google Patents

High-speed combined helicopter (rotorcraft) Download PDF

Info

Publication number
RU168554U1
RU168554U1 RU2016139040U RU2016139040U RU168554U1 RU 168554 U1 RU168554 U1 RU 168554U1 RU 2016139040 U RU2016139040 U RU 2016139040U RU 2016139040 U RU2016139040 U RU 2016139040U RU 168554 U1 RU168554 U1 RU 168554U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
speed
wing
rotorcraft
flight
coaxial rotor
Prior art date
Application number
RU2016139040U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Викторович Михеев
Сергей Викторович Носов
Эдуард Арутюнович Петросян
Original Assignee
Сергей Викторович Михеев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Викторович Михеев filed Critical Сергей Викторович Михеев
Priority to RU2016139040U priority Critical patent/RU168554U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU168554U1 publication Critical patent/RU168554U1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/22Compound rotorcraft, i.e. aircraft using in flight the features of both aeroplane and rotorcraft

Landscapes

  • Toys (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области авиастроения, а именно к винтокрылым летательным аппаратам.Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение скорости винтокрыла.Техническая задача достигается тем, что скоростной комбинированный вертолет (винтокрыл), имеющий комбинированную несущую систему, состоящую из соосного несущего винта и планера с горизонтальным и вертикальным оперением с управляемыми поверхностями, силовую установку, состоящую из трансмиссии (редукторов и валов) и двигателя, убираемое в полете шасси, снабжен крылом, расположенным позади оси вала соосного несущего винта, оборудованным управляемыми закрылками, элевонами и отклоняемыми консолями и не менее чем одним двигателем, выполненным комбинированным и обеспечивающим как создание пропульсивной реактивной тяги посредством хвостового сопла на всех эксплуатационных режимах полета, так и привод с возможностью изменения частоты вращения соосного несущего винта, при этом горизонтальное управляемое оперение расположено впереди оси вала соосного несущего винта, а вертикальное оперение установлено на крыле.The utility model relates to the field of aircraft construction, namely to rotary-wing aircraft. The technical objective of the claimed utility model is to increase the speed of the rotorcraft. The technical problem is achieved by the fact that the high-speed combined helicopter (rotorcraft) having a combined carrier system consisting of a coaxial rotor and a glider with horizontal and vertical plumage with controllable surfaces, a power plant consisting of a transmission (gears and shafts) and an engine, retractable in flight landing gear, sleep They are equipped with a wing located behind the axis of the shaft of the coaxial rotor equipped with controlled flaps, elevons and deflectable consoles and at least one engine, made combined and providing both the creation of propulsive jet thrust through the tail nozzle in all operational flight modes, and the drive with the possibility of changing the rotational speed of the coaxial rotor, while the horizontal controlled tail is located in front of the axis of the shaft of the coaxial rotor, and the vertical tail getting on the wing.

Description

Полезная модель относится к области авиастроения, а именно к винтокрылым летательным аппаратам.The utility model relates to the field of aircraft construction, namely to rotary-wing aircraft.

Известно техническое решение скоростного винтокрыла Ка-35Д фирмы «Камов» (Россия) (см. Ю.Э. Савинский, «Камов. Творческая биография конструктора вертолетов», POLYGON PRES Москва 2003 стр. 162), (и скоростного соосного вертолета S-97 Raider, созданного по концепции ABC фирмой «Сикорский» (США)).The technical solution of the Ka-35D high-speed rotorcraft of the Kamov firm (Russia) is known (see Yu.E. Savinsky, Kamov. Creative biography of the designer of helicopters, POLYGON PRES Moscow 2003 p. 162), (and the high-speed coaxial helicopter S-97 Raider, created by ABC concept by Sikorsky (USA)).

Винтокрыл Ка-35Д является комбинированным вертолетом (винтокрылом), имеющим комбинированные несущую и движительную системы. Комбинированная несущая система состоит из крыла и поперечно расположенных на его концах несущих винтов. Комбинированная движительная система включает газотурбинные двигатели, осуществляющие привод несущих винтов, и турбореактивные двигатели, установленные на крыле, для создания пропульсивной силы.The Ka-35D rotorcraft is a combined helicopter (rotorcraft) having combined carrier and propulsion systems. The combined carrier system consists of a wing and rotor screws transversely located at its ends. The combined propulsion system includes gas turbine engines that drive rotors, and turbojet engines mounted on the wing to create propulsive force.

Комбинированные несущая и движительная системы обеспечивают на винтокрыле возможность вертикального взлета и посадки, висение и способность перехода на самолетные режимы полета на больших скоростях. Основную часть подъемной силы на самолетных режимах создает крыло, а движительные (пропульсивные) силы создаются реактивными двигателями.The combined carrier and propulsion systems provide the rotorcraft with the possibility of vertical take-off and landing, hovering and the ability to switch to airplane flight modes at high speeds. The main part of the lifting force in airplane modes is created by the wing, and propulsion (propulsive) forces are created by jet engines.

Использование крыла для разгрузки несущих винтов с ростом скорости винтокрыла позволяет увеличить скорость горизонтального полета до 550 км/ч, повысить аэродинамическое качество и уменьшить нагрузки в несущей системе.Using the wing to unload the rotors with increasing rotor speed allows you to increase the speed of horizontal flight up to 550 km / h, increase aerodynamic quality and reduce the load in the carrier system.

На винтокрыле Ка-35Д для взлета, посадки и осуществления переходных режимов (от вертикального полета к горизонтальному и наоборот) для привода несущих винтов используются подъемные газотурбинные двигатели, которые в горизонтальном полете отключаются. При этом в горизонтальном полете несущие винты начинают работать в режиме авторотации (самовращения от набегающего потока), создавая дополнительное сопротивление. Для улучшения летных характеристик винтокрыла на больших скоростях полета было применено уменьшение частоты вращения несущих винтов.On the Ka-35D rotorcraft, take-off, gas-turbine engines are used to take off the main rotors for take-off, landing and transition modes (from vertical to horizontal and vice versa), which are switched off in horizontal flight. In this case, in horizontal flight, the rotors begin to work in autorotation mode (self-rotation from the incoming flow), creating additional resistance. To improve the flight characteristics of the rotorcraft at high flight speeds, a decrease in the rotor speed of the rotors was applied.

Недостатком принятого на винтокрыле Ка-35Д технического решения является использование раздельных силовых установок (подъемных и маршевых), и режима авторотации винтов на самолетных режимах полета, что ограничивает возможности увеличения скорости полета свыше 500…550 км/ч.The disadvantage of the technical solution adopted on the Ka-35D rotorcraft is the use of separate power plants (lift and propulsion), and the propeller autorotation mode in airplane flight modes, which limits the possibility of increasing the flight speed over 500 ... 550 km / h.

На винтокрыле Ка-35Д с ростом скорости полета для обеспечения работоспособности винтов и повышения аэродинамического качества системы винт-крыло требуется значительная разгрузка винтов. С ростом скорости полета, подъемная сила винтов должна уменьшаться. В то же время, с ростом скорости полета, для обеспечения авторотации необходимо, при заданной частоте вращения винтов, увеличивать их угол атаки, коэффициент тяги и, соответственно, подъемную силу винтов. В итоге, на скоростях полета более 550 км/ч возникают существенные противоречия между требованиями к величинам коэффициента подъемной силы, которые необходимы для обеспечения режима авторотации, и величинами, необходимыми для обеспечения срывных характеристик и работоспособности и устойчивости махового движения лопастей несущих винтов. Эти противоречия препятствуют дальнейшему увеличению скорости полета при использовании на несущих винтах режима авторотации.On the Ka-35D rotorcraft, with increasing flight speed, significant unloading of the propellers is required to ensure the operation of the propellers and increase the aerodynamic quality of the propeller-wing system. With increasing flight speed, the lifting force of the propellers should decrease. At the same time, with increasing flight speed, to ensure autorotation, it is necessary, at a given rotational speed of the screws, to increase their angle of attack, traction coefficient and, accordingly, the lift force of the screws. As a result, at flight speeds of more than 550 km / h, significant contradictions arise between the requirements for the values of the lift coefficient, which are necessary to ensure the autorotation mode, and the values necessary to ensure the stall characteristics and the operability and stability of the flywheel of the rotor blades. These contradictions prevent a further increase in flight speed when using autorotation mode on the rotors.

Известен скоростной соосный вертолет S-97 Raider фирмы Сикорский (см. Vertiflite November/December 2014, стр. 12-13; «Популярная Механика», декабрь 2014 г., стр. 96-103), созданный по концепции ABC. На вертолете предусматривается использование так называемых «жестких» соосных несущих винтов, обеспечивающих, по мнению фирмы: полное использование наступающих лопастей в симметричной соосной схеме, возможность отодвинуть границу срыва на отступающих лопастях, уменьшить маховое движение лопастей и повысить несущую способность и аэродинамическое качество несущего винта. В этой концепции также предполагается уменьшение частоты вращения несущих винтов. По этой концепции обеспечивается достижение максимальной скорости полета до 450 км/ч.The Sikorsky high-speed coaxial helicopter is known (see Vertiflite November / December 2014, pp. 12-13; Popular Mechanics, December 2014, pp. 96-103), created according to the ABC concept. The helicopter provides for the use of so-called “rigid” coaxial rotors, which, according to the company, ensure the full use of the advancing blades in a symmetrical coaxial pattern, the ability to move the stall boundary on the retreating blades, reduce the flywheel movement of the blades and increase the bearing capacity and aerodynamic quality of the rotor. In this concept, a reduction in rotor speed is also contemplated. This concept ensures the achievement of a maximum flight speed of up to 450 km / h.

Скоростной соосный вертолет S-97 имеет: удобообтекаемый фюзеляж, на котором соосно (на одной оси) расположены два трехлопастных жестких несущих винта для создания подъемной силы; кабину экипажа для двух пилотов, расположенную в носовой части фюзеляжа; хвостовое оперение, состоящее из горизонтального стабилизатора с отклоняемыми (управляемыми) поверхностями, двух вертикальных килей (шайб) по его концам с рулями направления и подфюзеляжного вертикального киля-обтекателя; трехстоечное убираемое в полете шасси с двумя передними основными и одной хвостовой опорами; шестилопастный толкающий пропеллер регулируемого шага, расположенный в хвостовой части фюзеляжа и служащий для создания горизонтальной (пропульсивной) силы. Силовая установка вертолета состоит из редукторов, валов и одного газотурбинного двигателя, от которого приводятся все винты - и несущие, и толкающий пропеллер. Втулки несущих винтов и вал верхнего несущего винта закрыты обтекателями.The S-97 high-speed coaxial helicopter has: a streamlined fuselage on which two three-bladed rigid rotors are located coaxially (on the same axis) to create lift; cockpit for two pilots located in the bow of the fuselage; tail unit, consisting of a horizontal stabilizer with deviated (controlled) surfaces, two vertical keels (washers) at its ends with rudders and a ventral vertical keel fairing; three-post flight retractable landing gear with two front main and one tail support; six-bladed pushing propeller of an adjustable pitch located in the rear of the fuselage and serving to create horizontal (propulsive) force. The power plant of the helicopter consists of gearboxes, shafts and one gas turbine engine, from which all the propellers are driven - both bearing and pushing propeller. The rotor bushings and the upper rotor shaft are covered with fairings.

Недостатком технического решения, предлагаемого фирмой «Сикорский», является то, что с ростом скорости полета существенно возрастают изгибающие моменты, действующие в плоскости взмаха несущих винтов, что требует значительных затрат веса при создании лопастей, втулки и вала несущих винтов для обеспечения необходимой прочности. Кроме того, в данном техническом решении с ростом вертикальной перегрузки значительно возрастают нагрузки. Рост нагрузок с ростом скорости полета и с увеличением перегрузки ограничивает возможности использования этой модели для больших скоростей полета и при маневрировании с большими перегрузками.The disadvantage of the technical solution proposed by Sikorsky is that, with increasing flight speed, bending moments acting in the plane of the rotor wave increase significantly, which requires significant weight expenditures when creating rotor blades, bushings and shaft to provide the necessary strength. In addition, in this technical solution, with an increase in vertical overload, the load increases significantly. The growth of loads with increasing flight speed and with increasing overload limits the possibilities of using this model for high flight speeds and when maneuvering with large overloads.

Поступательная скорость полета целиком создается шестилопастным толкающим пропеллером изменяемого шага.The translational speed of flight is entirely created by a six-blade pushing propeller of variable pitch.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение возможности существенного увеличения скорости полета вертикально взлетающего летательного аппарата, имеющего не менее одного несущего винта, до скоростей полета, существенно выше, чем у прототипа (450 км/ч), и обеспечения возможности значительного улучшения его маневренных характеристик на таких скоростях полета.The technical task of the proposed utility model is to enable a significant increase in the flight speed of a vertically take-off aircraft with at least one rotor to flight speeds significantly higher than that of the prototype (450 km / h), and to provide the possibility of significantly improving its maneuverability by such flight speeds.

Техническая задача решена благодаря тому, что скоростной комбинированный вертолет (винтокрыл), имеющий комбинированную несущую систему, состоящую из соосного несущего винта и планера с горизонтальным и вертикальным оперением с управляемыми поверхностями, силовую установку, состоящую из трансмиссии (редукторов и валов) и двигателя, убираемое в полете шасси, снабжен крылом, обеспечивающим практически полную разгрузку несущего винта, независимо от способа крепления лопастей к втулке («жесткое» или шарнионое), и расположенным позади оси вала соосного несущего винта, оборудованным управляемыми закрылками, элевонами и отклоняемыми консолями и не менее чем одним двигателем, выполненным комбинированным и обеспечивающим создание пропульсивной реактивной тяги посредством хвостового сопла на всех эксплуатационных режимах полета, а также привод и возможность регулирования оборотов соосного несущего винта, при этом горизонтальное управляемое оперение расположено впереди оси вала соосного несущего винта, а вертикальное оперение установлено на крыле.The technical problem is solved due to the fact that a high-speed combined helicopter (rotorcraft) having a combined load-bearing system consisting of a coaxial rotor and a glider with horizontal and vertical tail with controllable surfaces, a power plant, consisting of a transmission (gears and shafts) and an engine, retractable in flight, the chassis is equipped with a wing that provides almost complete unloading of the rotor, regardless of how the blades are attached to the hub (“rigid” or hinged), and located behind the axis in a coaxial rotor equipped with controlled flaps, elevons and deflectable consoles and at least one engine, made combined and providing propulsive jet thrust through the tail nozzle in all operational flight modes, as well as a drive and the ability to control the speed of the coaxial rotor, while the horizontal plumage is located in front of the axis of the shaft of the coaxial rotor, and the vertical plumage is mounted on the wing.

Применив новый принцип, названный нами «концепцией нулевой тяги (ZT - Zero Thrust)», вместо создания вертолета с «жестким» соосным винтом без крыла (S-97), предлагается создание соосного винтокрыла (вертолета с крылом и пропульсивным движителем), обеспечивающего возможность практически полной разгрузки винтов путем уменьшения тяги и оборотов и, соответственно, существенного уменьшения влияния винтов на энергетику летательного аппарата. При этом крыло обеспечивает необходимую подъемную силу при полете с практически нулевой тягой винтов на всех эксплуатационных режимах полета. Величина подаваемой на винт мощности при этом должна быть достаточной для обеспечения устойчивого вращения винтов и регулирования оборотов. В этом случае нагрузки в элементах конструкции винтов существенно уменьшаются. Уменьшается маховое движение, что дополнительно открывает возможности достижения дозвуковых скоростей полета.Applying the new principle, which we called the “zero thrust concept (ZT - Zero Thrust)”, instead of creating a helicopter with a “rigid” coaxial rotor without a wing (S-97), it is proposed to create a coaxial rotorcraft (helicopter with a wing and a propulsive propulsion), which provides the opportunity almost complete unloading of the propellers by reducing thrust and revolutions and, accordingly, substantially reducing the effect of propellers on the aircraft’s energy. At the same time, the wing provides the necessary lifting force during flight with practically zero propeller thrust in all operational flight modes. The amount of power supplied to the screw must be sufficient to ensure stable rotation of the screws and speed control. In this case, the loads in the structural elements of the screws are significantly reduced. The flywheel movement is reduced, which additionally opens up the possibility of achieving subsonic flight speeds.

По концепции ZT уменьшение оборотов винта и его тяги до минимально допустимых величин приводит к качественному изменению характеристик летательного аппарата. Летные данные определяются исключительно аэродинамическими характеристиками планера, а винтокрыл, по существу, превращается в самолет.According to the ZT concept, reducing the speed of the propeller and its thrust to the minimum allowable values leads to a qualitative change in the characteristics of the aircraft. The flight data is determined solely by the aerodynamic characteristics of the airframe, and the rotorcraft essentially turns into an airplane.

Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где:The inventive utility model is illustrated by drawings, where:

Фиг. 1 - Общий вид винтокрыла;FIG. 1 - General view of the rotorcraft;

Фиг. 2 - Три проекции винтокрыла.FIG. 2 - Three projections of a rotorcraft.

Предлагаемая полезная модель скоростного комбинированного вертолета (винтокрыла) содержит: удобообтекаемый фюзеляж 1, в носовой части которого расположены носовой обтекатель 2, кабина экипажа 3 с органами управления (рычаг циклического шага, рычаг общего шага, педали путевого управления); закабинный отсек 4; переднее горизонтальное управляемое оперение (ПГО) 5; расположенное впереди оси вала соосного несущего винта 7; расположенный в средней части фюзеляжа обтекатель (кабан) 6 соосного несущего винта 7, включающего лопасти 8, втулки 9, обтекатели втулок 10, систему управления винтов 11 и обтекатель 12 вала верхнего несущего винта; мотогондолу 13 с комбинированной силовой установкой, выполненной с возможностью перенастройки частоты вращения соосного несущего винта 7, содержащей не менее одного комбинированного двигателя 14, обеспечивающего как привод соосного несущего винта посредством главного редуктора, так и создание пропульсивной реактивной тяги посредством хвостового сопла 15; крыло 16, расположенное позади оси вала соосного несущего винта 7 и оборудованное управляемыми закрылками 17, элевонами 22 и отклоняемыми консолями 21; вертикальное оперение 18 с рулями направления 19, установленное на крыле; убираемое в полете шасси 20.The proposed utility model of a high-speed combined helicopter (rotorcraft) contains: a streamlined fuselage 1, in the bow of which there is a nose fairing 2, a crew cabin 3 with controls (cyclic step lever, common pitch lever, track control pedals); casing compartment 4; front horizontal controlled plumage (PGO) 5; located in front of the axis of the shaft of the coaxial rotor 7; located in the middle part of the fuselage fairing (boar) 6 of the coaxial rotor 7, including blades 8, bushings 9, fairings of the bushings 10, the control system of the screws 11 and the fairing 12 of the shaft of the upper rotor; a nacelle 13 with a combined power unit configured to reconfigure the rotational speed of the coaxial rotor 7, comprising at least one combined motor 14, providing both the coaxial rotor drive through the main gearbox and the creation of propulsive jet thrust through the tail nozzle 15; a wing 16 located behind the axis of the shaft of the coaxial rotor 7 and equipped with controlled flaps 17, elevons 22 and deflectable consoles 21; vertical tail 18 with rudders 19 mounted on the wing; retractable landing gear 20.

Предлагаемая полезная модель скоростного комбинированного вертолета (винтокрыла) работает следующим образом.The proposed utility model of a high-speed combined helicopter (rotorcraft) works as follows.

Взлет скоростного комбинированного вертолета (винтокрыла) осуществляется по вертолетному - вертикально, с использованием соосного несущего винта 7. Для обеспечения вертикального взлета комбинированный двигатель 14 подает необходимую мощность на соосный несущий винт 7 винтокрыла через главный редуктор. При этом реактивная тяга комбинированного двигателя 14 минимальна. Предварительно, комбинированный двигатель 14 настраивается на обеспечение взлетных оборотов соосного несущего винта.The take-off of a high-speed combined helicopter (rotorcraft) is carried out by helicopter - vertically, using a coaxial rotor 7. To ensure vertical take-off, the combined engine 14 supplies the necessary power to the coaxial rotor 7 of the rotorcraft through the main gearbox. Moreover, the thrust of the combined engine 14 is minimal. Previously, the combined engine 14 is configured to provide take-off speeds of the coaxial rotor.

После вертикального взлета и при необходимости фиксации режима висения, осуществляются либо необходимые эволюции на малых скоростях полета (в соответствии с заданием на полет), либо переход на большие скорости полета. Для этого, путем отклонения в кабине экипажа 3 органов управления, увеличивается реактивная тяга комбинированного двигателя 14, (используя предусмотренный избыток мощности) и по мере разгона, при уменьшении потребной мощности, автоматически уменьшается подача мощности на соосный несущий винт 7 с сохранением постоянной частоты его вращения. Разгон осуществляется с положительным углом тангажа скоростного комбинированного вертолета (винтокрыла), вследствие чего с ростом скорости полета растет подъемная сила крыла 16. В процессе разгона управляемые закрылки 17 и отклоняемые консоли крыла 21 устанавливаются в полетное положение. Шасси 20 убирается.After a vertical take-off and, if necessary, fixing the hovering mode, either the necessary evolutions are carried out at low flight speeds (in accordance with the mission), or the transition to high flight speeds. To do this, by deviating 3 controls in the cockpit, the jet thrust of the combined engine 14 increases (using the provided excess power) and as the acceleration accelerates, when the required power decreases, the power supply to the coaxial rotor 7 automatically decreases while maintaining a constant speed . Acceleration is carried out with a positive pitch angle of a high-speed combined helicopter (rotorcraft), as a result of which, with increasing flight speed, the lifting force of the wing 16 increases. During the acceleration, the controlled flaps 17 and the deflectable wing consoles 21 are set to the flight position. Chassis 20 retracts.

С ростом скорости полета, на скоростях более 250…300 км/ч осуществляется плавная перенастройка частоты вращения соосного несущего винта 7 в сторону уменьшения его оборотов. Разгон может осуществляться как с набором высоты, так и горизонтально. По мере разгона с ростом подъемной силы крыла 16 подъемная сила соосного несущего винта 7 уменьшается. При достижении скоростей полета 400 км/ч и выше устанавливается частота вращения соосного несущего винта 7, обеспечивающая оптимальные характеристики полета. На скоростях более 400 км/ч соосный несущий винт 7 разгружается до минимально допустимой величины, при этом создание необходимых оборотов соосного несущего винта 7 обеспечивается путем автоматической перенастройки частоты вращения выходного вала комбинированного двигателя в зависимости от условий полета, величины полетной массы, скорости, барометрической высоты, температуры наружного воздуха.With increasing flight speed, at speeds of more than 250 ... 300 km / h, a smooth reconfiguration of the rotational speed of the coaxial rotor 7 is carried out in the direction of decreasing its speed. Acceleration can be carried out both with climb and horizontally. As you accelerate with increasing lift of the wing 16, the lift of the coaxial rotor 7 decreases. When reaching flight speeds of 400 km / h and above, the rotational speed of the coaxial rotor 7 is set, which ensures optimal flight characteristics. At speeds of more than 400 km / h, the coaxial rotor 7 is unloaded to the minimum permissible value, while the creation of the necessary revolutions of the coaxial rotor 7 is ensured by automatically reconfiguring the speed of the output shaft of the combined engine depending on flight conditions, flight mass, speed, barometric altitude outdoor temperature.

На этом режиме полета на скоростном комбинированном вертолете (винтокрыле) используется новый принцип, названный нами «концепцией нулевой тяги (ZT - Zero Thrust)», суть которой заключается в обеспечении практически полной разгрузки несущего винта 7, независимо от способа крепления («жесткое» или шарнирное) лопастей 8 к втулке 9. Соосные несущие винты при этом имеют практически нулевую тягу, малую частоту вращения и сопротивление. Потери мощности на привод несущих винтов 7 определяются, в основном, потерями на преодоление профильного сопротивления, которые при уменьшении оборотов и тяги несущих винтов 7 снижаются. В этом случае несущие винты 7 имеют малое маховое движение и нагрузки, и оказывают небольшое влияние на общую энергетику полета.In this flight mode on a high-speed combined helicopter (rotorcraft), a new principle is used, which we called the “Zero Thrust Concept (ZT - Zero Thrust)”, the essence of which is to ensure that the main rotor 7 is almost completely unloaded, regardless of the mounting method (“hard” or hinged) blades 8 to the sleeve 9. Coaxial rotors in this case have almost zero traction, low speed and resistance. The power loss on the drive of the rotor 7 is determined mainly by the loss to overcome the profile resistance, which with a decrease in speed and thrust of the rotor 7 is reduced. In this case, the rotors 7 have a small flywheel movement and loads, and have a small effect on the overall energy of the flight.

В дальнейшем полет происходит на самолетном режиме, где основная подъемная сила обеспечивается крылом 16 с отклоняемыми консолями 21.Further, the flight takes place in airplane mode, where the main lifting force is provided by the wing 16 with deflectable consoles 21.

Создание необходимой вертикальной перегрузки и маневрирование осуществляется увеличением подъемной силы крыла 16 (взятием рычага циклического шага в кабине 3 «на себя»). При этом для предотвращения роста частоты вращения соосного несущего винта 7 и его тяги сверх допустимой величины, система автоматического управления, либо летчик посредством органов управления в кабине 3, дополнительно отклоняют вниз управляемые закрылки 17.The creation of the necessary vertical overload and maneuvering is carried out by increasing the lifting force of the wing 16 (by taking the cyclic pitch lever in the cockpit 3 “towards you”). In this case, to prevent the growth of the rotational speed of the coaxial rotor 7 and its thrust in excess of the permissible value, the automatic control system, or the pilot by means of the controls in the cockpit 3, additionally deflect down the controlled flaps 17.

Система автоматического управления при росте перегрузки обеспечивает также дополнительное уменьшение общего шага соосных несущих винтов для предотвращения роста коэффициента тяги винтов 7, с обеспечением приемлемого изменения оборотов. В этом случае обеспечивается получение заданной перегрузки с умеренным ростом угла тангажа (атаки) и частоты вращения соосного несущего винта 7. Для сохранения скорости полета при отклонении управляемых закрылков 17 дополнительно может увеличиваться и реактивная тяга комбинированного двигателя 14.The automatic control system with an increase in overload also provides an additional reduction in the total pitch of the coaxial rotors to prevent the growth of the thrust coefficient of the screws 7, with an acceptable change in speed. In this case, a predetermined overload is obtained with a moderate increase in the pitch angle (attack) and the rotational speed of the coaxial rotor 7. In order to maintain the flight speed when the controlled flaps 17 are deflected, the reaction thrust of the combined engine 14 can additionally increase.

Продольное управление скоростным комбинированным вертолетом осуществляется путем изменения циклического шага соосных несущих винтов, соответствующего отклонения переднего горизонтального управляемого оперения (ПГО) 5, и отклонения элевонов 22 на отклоняемых консолях 21 крыла.Longitudinal control of a high-speed combined helicopter is carried out by changing the cyclic pitch of the coaxial rotors, the corresponding deviation of the front horizontal tail unit (PGO) 5, and the deviation of the elevons 22 on the deflectable wing consoles 21.

Поперечное управление скоростным соосным комбинированным вертолетом осуществляется путем изменения циклического шага соосных несущих винтов и отклонения элевонов 22 на отклоняемых консолях 21 крыла.Transverse control of a high-speed coaxial combined helicopter is carried out by changing the cyclic pitch of the coaxial rotors and deflecting the elevons 22 on the deflectable wing consoles 21.

Управление скоростным комбинированным вертолетом по курсу осуществляется путем изменения дифференциального общего шага соосных несущих винтов и отклонения рулей направления 19 на вертикальном оперении 18 посредством педалей путевого управления в кабине экипажа 3. Передаточное отношение между изменением дифференциального общего шага соосных несущих винтов и рулей направления по скорости переменное. При этом на скоростях более 320 км/ч изменение дифференциального общего шага соосных несущих винтов отключается полностью.The control of a high-speed combined helicopter in the course is carried out by changing the differential total pitch of the coaxial rotors and deflecting the rudders 19 on the vertical tail 18 by means of the directional pedals in the cockpit 3. The gear ratio between changing the differential total pitch of the coaxial rotors and rudders is variable. At the same time, at speeds of more than 320 km / h, the change in the differential total pitch of the coaxial rotors is completely disabled.

После выполнения задания осуществляется торможение скоростного комбинированного вертолета (винтокрыла) до скоростей полета 250…300 км/ч с выходом частоты вращения соосного несущего винта 7 на взлетную частоту вращения. Дальнейшее торможение осуществляется до зависания с уменьшением реактивной тяги комбинированного двигателя 14 и с соответствующим увеличением подачи мощности на соосный несущий винт. Отклоняются вниз на 90 градусов управляемые закрылки 17 и отклоняемые консоли 22 крыла. Посадка выполняется по вертолетному - вертикально на выпущенное шасси 20.After completing the task, the high-speed combined helicopter (rotorcraft) is braked to flight speeds of 250 ... 300 km / h with the output of the rotational speed of the coaxial rotor 7 at the take-off speed. Further braking is performed until it hangs with a decrease in the reactive thrust of the combined engine 14 and with a corresponding increase in the power supply to the coaxial rotor. The flaps 17 and the deflectable wing consoles 22 deviate downward by 90 degrees. Landing is carried out by helicopter - vertically on the released chassis 20.

Совокупность отличительных признаков предлагаемой полезной модели обеспечивает решение поставленной технической задачи:The set of distinctive features of the proposed utility model provides a solution to the technical problem:

- использование введенной нами концепции нулевой тяги (ZT) на скоростном комбинированном вертолете (винтокрыле) путем совместного использования несущего винта, крыла, ПГО и комбинированного двигателя. При этом на режимах полета со скоростями более 400 км/ч крыло обеспечивает как практически полную разгрузку несущих винтов и существенное уменьшение амплитуды махового движения лопастей при полете с малой частотой вращения, что снижает сопротивление несущих винтов, нагрузки в элементах конструкции и практически исключает влияние несущих винтов на энергетику винтокрыла, его управляемость и балансировку, так и возможность маневрирования с большими перегрузками, сохраняя малую тягу несущих винтов путем увеличения подъемной силы крыла за счет использования механизации.- the use of the concept of zero thrust (ZT) introduced by us on a high-speed combined helicopter (rotorcraft) by sharing the rotor, wing, PGO and combined engine. At the same time, in flight modes with speeds of more than 400 km / h, the wing provides both almost complete unloading of the rotors and a significant decrease in the amplitude of the flywheel movement of the blades when flying at a low speed, which reduces the resistance of the rotors, the load in the structural elements and virtually eliminates the influence of the rotors on the energy of the rotorcraft, its controllability and balancing, as well as the possibility of maneuvering with large overloads, while maintaining low thrust of the rotors by increasing the lifting force of the wing beyond through the use of mechanization.

- использование переднего горизонтального управляемого оперения (ПГО) для обеспечения балансировки скоростного комбинированного вертолета (винтокрыла) при положительной подъемной силе. ПГО увеличивает аэродинамическое качество планера (в классических, принятых на современных вертолетах аэродинамических компоновках оперение, как правило, имеет отрицательную подъемную силу);- the use of front horizontal controlled plumage (PGO) to balance the high-speed combined helicopter (rotorcraft) with positive lift. PGO increases the aerodynamic quality of the airframe (in classic, adopted on modern helicopters aerodynamic layouts, the plumage, as a rule, has a negative lift);

- использование крыла для обеспечения необходимой несущей способности, что в сочетании с использованием ПГО, обеспечивает высокое аэродинамическое качество;- the use of the wing to provide the necessary bearing capacity, which, in combination with the use of PGO, provides high aerodynamic quality;

- использование высокой степени механизации крыла с закрылками и элевонами, обеспечивающей улучшение управляемости и возможность существенного увеличения вертикальной перегрузки при отклонении закрылков для увеличения подъемной силы крыла так, что при этом практически не увеличивается коэффициент подъемной силы несущего винта и частота его вращения при общем увеличении угла атаки винтокрыла;- the use of a high degree of wing mechanization with flaps and elevons, providing improved controllability and the possibility of a significant increase in vertical overload when flaps are deflected to increase the wing lift so that the rotor lifting coefficient and its rotational speed practically do not increase with a general increase in the angle of attack rotorcraft;

- выбор частоты вращения несущего винта осуществляется таким образом, чтобы обеспечить максимально допустимое число Маха в концевых сечениях наступающих лопастей, допустимые нагрузки в элементах конструкции и оптимальную потребляемую мощность.- the selection of the rotor speed is carried out in such a way as to ensure the maximum allowable Mach number in the end sections of the advancing blades, permissible loads in the structural elements and optimal power consumption.

Таким образом, предлагаемое техническое решение скоростного комбинированного вертолета (винтокрыла) устраняет пробел в классе перспективных скоростных средств вертикального взлета и посадки, значительно расширяет возможности по увеличению скорости полета вертолета, позволяет значительно повысить его летно-технические и маневренные характеристики, что будет способствовать его конкурентоспособности.Thus, the proposed technical solution for a high-speed combined helicopter (rotorcraft) eliminates the gap in the class of promising high-speed means of vertical take-off and landing, significantly expands the possibilities for increasing the helicopter's flight speed, and significantly improves its flight technical and maneuverability, which will contribute to its competitiveness.

Заявляемый комбинированный вертолет может быть изготовлен в условиях серийного производства с использованием имеющихся в отрасли материалов и технологий.The inventive combined helicopter can be manufactured in mass production using existing materials and technologies in the industry.

Claims (1)

Скоростной комбинированный вертолет - винтокрыл, имеющий комбинированную несущую систему, состоящую из соосного несущего винта и планера с горизонтальным и вертикальным оперением с управляемыми поверхностями, силовую установку, состоящую из трансмиссии (редукторов и валов) и двигателя, убираемое в полете шасси, отличающийся тем, что снабжен крылом, расположенным позади оси вала соосного несущего винта, оборудованным управляемыми закрылками, элевонами и отклоняемыми консолями и не менее чем одним двигателем, выполненным комбинированным и обеспечивающим как создание пропульсивной реактивной тяги посредством хвостового сопла на всех эксплуатационных режимах полета, так и привод с возможностью изменения частоты вращения соосного несущего винта, при этом горизонтальное управляемое оперение расположено впереди оси вала соосного несущего винта, а вертикальное оперение установлено на крыле.High-speed combined helicopter - rotorcraft having a combined load-bearing system, consisting of a coaxial rotor and a glider with horizontal and vertical tail with controllable surfaces, a power plant, consisting of a transmission (gears and shafts) and an engine, retractable in flight landing gear, characterized in that equipped with a wing located behind the axis of the shaft of the coaxial rotor, equipped with controlled flaps, elevons and deflectable consoles and at least one engine made combined m and providing both the creation of propulsive jet thrust by means of a tail nozzle in all operational flight modes, and a drive with the ability to change the rotational speed of the coaxial rotor, while the horizontal controlled tail is located in front of the axis of the coaxial rotor shaft, and the vertical tail is mounted on the wing.
RU2016139040U 2016-10-04 2016-10-04 High-speed combined helicopter (rotorcraft) RU168554U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016139040U RU168554U1 (en) 2016-10-04 2016-10-04 High-speed combined helicopter (rotorcraft)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016139040U RU168554U1 (en) 2016-10-04 2016-10-04 High-speed combined helicopter (rotorcraft)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU168554U1 true RU168554U1 (en) 2017-02-08

Family

ID=58450762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016139040U RU168554U1 (en) 2016-10-04 2016-10-04 High-speed combined helicopter (rotorcraft)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU168554U1 (en)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU179890U1 (en) * 2017-12-14 2018-05-28 Сергей Викторович Михеев The power plant of a high-speed combined helicopter (rotorcraft)
RU2662621C1 (en) * 2017-08-14 2018-07-26 Борис Яковлевич Поднебеснов Aircraft two coaxial rotors system
RU185205U1 (en) * 2018-09-12 2018-11-26 Михаил Михайлович Дейкун Unmanned aerial vehicle
CN109229360A (en) * 2018-10-30 2019-01-18 南京航空航天大学 Scissor DCB Specimen seesaw type autogyro
RU2701076C1 (en) * 2018-12-10 2019-09-24 Николай Борисович Болотин Helicopter
RU2704643C1 (en) * 2018-11-21 2019-10-30 Николай Борисович Болотин Helicopter
RU2706294C1 (en) * 2018-11-13 2019-11-15 Дмитрий Сергеевич Дуров High-speed jet aircraft-helicopter
RU2706430C1 (en) * 2019-02-26 2019-11-19 Дмитрий Сергеевич Дуров Hybrid jet plane-helicopter
RU2708782C1 (en) * 2019-01-10 2019-12-11 Дмитрий Сергеевич Дуров Unmanned aircraft-helicopter-missile carrier
RU2711451C1 (en) * 2018-12-25 2020-01-17 Дмитрий Сергеевич Дуров Unmanned transonic aircraft-helicopter
RU2738224C2 (en) * 2019-03-22 2020-12-09 Дмитрий Сергеевич Дуров Multipurpose missile aviation system
RU203680U1 (en) * 2020-11-06 2021-04-15 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации POWER PLANT OF HIGH-SPEED COMBINED HELICOPTER (ROPE-WING)
RU2749162C1 (en) * 2020-10-26 2021-06-07 Дмитрий Сергеевич Дуров Anti-ship aircraft strike complex
CN114620227A (en) * 2020-12-10 2022-06-14 空客直升机 Control method of hybrid helicopter and hybrid helicopter
CN118579257A (en) * 2024-06-25 2024-09-03 国网福建省电力有限公司电力科学研究院 A composite high-speed aircraft and its control method
RU2831846C1 (en) * 2023-10-10 2024-12-16 Олег Владимирович Комарницкий Unmanned rotorcraft

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7147182B1 (en) * 2004-02-23 2006-12-12 Kenneth Warren Flanigan Gas-powered tip-jet-driven tilt-rotor compound VTOL aircraft
RU2370414C1 (en) * 2008-02-11 2009-10-20 Дмитрий Сергеевич Дуров Multipurpose helicopter airplane with remote control
RU127364U1 (en) * 2012-11-22 2013-04-27 Сергей Викторович Михеев SPEED COMBINED HELICOPTER
US20150203189A1 (en) * 2014-01-21 2015-07-23 Sikorsky Aircraft Corporation Rotor moment feedback for stability augmentation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7147182B1 (en) * 2004-02-23 2006-12-12 Kenneth Warren Flanigan Gas-powered tip-jet-driven tilt-rotor compound VTOL aircraft
RU2370414C1 (en) * 2008-02-11 2009-10-20 Дмитрий Сергеевич Дуров Multipurpose helicopter airplane with remote control
RU127364U1 (en) * 2012-11-22 2013-04-27 Сергей Викторович Михеев SPEED COMBINED HELICOPTER
US20150203189A1 (en) * 2014-01-21 2015-07-23 Sikorsky Aircraft Corporation Rotor moment feedback for stability augmentation

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2662621C1 (en) * 2017-08-14 2018-07-26 Борис Яковлевич Поднебеснов Aircraft two coaxial rotors system
RU179890U1 (en) * 2017-12-14 2018-05-28 Сергей Викторович Михеев The power plant of a high-speed combined helicopter (rotorcraft)
RU185205U1 (en) * 2018-09-12 2018-11-26 Михаил Михайлович Дейкун Unmanned aerial vehicle
CN109229360A (en) * 2018-10-30 2019-01-18 南京航空航天大学 Scissor DCB Specimen seesaw type autogyro
RU2706294C1 (en) * 2018-11-13 2019-11-15 Дмитрий Сергеевич Дуров High-speed jet aircraft-helicopter
RU2704643C1 (en) * 2018-11-21 2019-10-30 Николай Борисович Болотин Helicopter
RU2701076C1 (en) * 2018-12-10 2019-09-24 Николай Борисович Болотин Helicopter
RU2711451C1 (en) * 2018-12-25 2020-01-17 Дмитрий Сергеевич Дуров Unmanned transonic aircraft-helicopter
RU2708782C1 (en) * 2019-01-10 2019-12-11 Дмитрий Сергеевич Дуров Unmanned aircraft-helicopter-missile carrier
RU2706430C1 (en) * 2019-02-26 2019-11-19 Дмитрий Сергеевич Дуров Hybrid jet plane-helicopter
RU2738224C2 (en) * 2019-03-22 2020-12-09 Дмитрий Сергеевич Дуров Multipurpose missile aviation system
RU2749162C1 (en) * 2020-10-26 2021-06-07 Дмитрий Сергеевич Дуров Anti-ship aircraft strike complex
RU203680U1 (en) * 2020-11-06 2021-04-15 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации POWER PLANT OF HIGH-SPEED COMBINED HELICOPTER (ROPE-WING)
CN114620227A (en) * 2020-12-10 2022-06-14 空客直升机 Control method of hybrid helicopter and hybrid helicopter
RU2831846C1 (en) * 2023-10-10 2024-12-16 Олег Владимирович Комарницкий Unmanned rotorcraft
CN118579257A (en) * 2024-06-25 2024-09-03 国网福建省电力有限公司电力科学研究院 A composite high-speed aircraft and its control method
RU2848471C1 (en) * 2024-12-19 2025-10-20 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Flying machine with stepless variable transmission and gear ratio control method
RU2852580C1 (en) * 2025-06-05 2025-12-10 Акционерное общество "Национальный центр вертолетостроения им. М.Л. Миля и Н.И. Камова" (АО "НЦВ Миль и Камов") High-speed rotary-wing aircraft and method for controlling it

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU168554U1 (en) High-speed combined helicopter (rotorcraft)
CA2979607C (en) Wing extension winglets for tiltrotor aircraft
US3404852A (en) Trailing rotor convertiplane
EP1731420B1 (en) Convertible aircraft operating method
EP1704089B1 (en) Tilt-rotor aircraft
CA2947974C (en) Vtol aircraft
US7147182B1 (en) Gas-powered tip-jet-driven tilt-rotor compound VTOL aircraft
US8998127B2 (en) Pre-landing, rotor-spin-up apparatus and method
US9022313B2 (en) Rotor unloading apparatus and method
US6513752B2 (en) Hovering gyro aircraft
US11718396B2 (en) Active sail blade
CN101559832A (en) Fast hybrid helicopter with large range
US20170008622A1 (en) Aircraft
RU2657706C1 (en) Convertiplane
US12202600B1 (en) High-speed tiltrotor aircraft having a variable-sweep wing
US11919633B2 (en) Convertiplane
RU2550589C1 (en) Convertible vertical take-off and landing aircraft (versions)
RU127364U1 (en) SPEED COMBINED HELICOPTER
CN202226057U (en) Rotatable aerofoil airplane with variable flight mode
RU2653953C1 (en) Unmanned high-speed helicopter-airplane
Bramlette et al. Design and flight testing of a convertible quadcopter for maximum flight speed
RU183800U1 (en) ROPE WING BEZRUKOV
CN118579257A (en) A composite high-speed aircraft and its control method
Newman The compound helicopter configuration and the helicopter speed trap
RU2852580C1 (en) High-speed rotary-wing aircraft and method for controlling it