RU 2 520 821 C2

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
(51) МПК
B64C 29/00
(13)
2 520 821
C2
(2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
(12) ОПИСАНИЕ
(21)(22) Заявка:
ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
2012143742/11, 15.10.2012
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
15.10.2012
(72) Автор(ы):
Дуров Пётр Иванович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Дуров Пётр Иванович (RU)
(43) Дата публикации заявки: 20.04.2014 Бюл. № 11
R U
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 15.10.2012
(45) Опубликовано: 27.06.2014 Бюл. № 18
B2, 03.05.2005. RU 2266236 C2, 20.12.2005. US
20060016930 A1, 26.01.2006
2 5 2 0 8 2 1
R U
(54) АППАРАТ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области авиации, в
винтовентилятора установлены с лобовой и
частности
к
летательным
аппаратам
кормовой сторон летательного аппарата. Малые
вертикального взлета и посадки. Летательный
оси симметрии двух отверстий расположены
аппарат содержит корпус круглой формы или в
вдоль продольной оси симметрии корпуса, а двух
форме эллипса с выпуклой верхней поверхностью
других расположены вдоль поперечной оси
и плоской нижней поверхностью, с выступающей
симметрии корпуса. Внутри указанных отверстий
вниз его центральной частью. В центральной
вдоль их малых осей симметрии установлены
части расположены кабина с системой управления
поворотные оси из труб. Все воздушные
и силовой отсек, в котором установлены не менее
винтовентиляторы способны изменять общий
четырех двигателей, передающих вращение через
шаг как совместно, так и раздельно. Достигается
трансмиссии на шесть винтовентиляторов. Четыре
повышение грузоподъемности летательного
винтовентилятора установлены в вертикальных
аппарата при сохранении высокого уровня
овальных сквозных отверстиях корпуса, а два
безопасности полета. 2 ил.
Стр.: 1
C 2
C 2
Адрес для переписки:
394052, г.Воронеж, ул. Матросова, 127, кв.236,
П.И. Дурову
2 5 2 0 8 2 1
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2250181 C2, 20.04.2005. US 6886776
C 2
C 2
2 5 2 0 8 2 1
2 5 2 0 8 2 1
R U
R U
Стр.: 2
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
(51) Int. Cl.
B64C 29/00
(13)
2 520 821
C2
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY
(12) ABSTRACT
(21)(22) Application:
OF INVENTION
2012143742/11, 15.10.2012
(24) Effective date for property rights:
15.10.2012
(72) Inventor(s):
Durov Petr Ivanovich (RU)
(73) Proprietor(s):
Durov Petr Ivanovich (RU)
R U
Priority:
(22) Date of filing: 15.10.2012
(43) Application published: 20.04.2014 Bull. № 11
(45) Date of publication: 27.06.2014 Bull. № 18
C 2
2 5 2 0 8 2 1
R U
Стр.: 3
C 2
(54) VERTICAL TAKE-OFF AND LANDING AIRCRAFT
(57) Abstract:
FIELD: transport.
EFFECT: increase in aircraft loadlifting capacity
SUBSTANCE: invention relates to aircraft, specifiwhile maintaining high level of flight safety.
cally to vertical take-off and landing aircrafts. The air2 dwg
craft contains body frame of round shape or in the form
of ellipse with convex top surface and flat bottom surface, with protruding down its central part. In the central
part, cabin with control system and power compartment
are located. At least four engines transmitting rotation
to six fans via transmissions are installed in engine
compartment. Four helical fans are installed in vertical
oval through holes of body frame, and two helical fans
are installed at front and rear ends of aircraft. Minor
axes of symmetry of two holes are located along longitudinal axis of symmetry of body frame, and of two
other holes - along transversal axis of symmetry of body
frame. Inside the mentioned holes, swivelling axes made
of tubes are installed along their minor axes of symmetry. All helical air fans are capable to change common
pitch both together and separately.
2 5 2 0 8 2 1
Mail address:
394052, g.Voronezh, ul. Matrosova, 127, kv.236, P.I.
Durovu
RU 2 520 821 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Изобретение относится к области авиастроения, а именно к летательным аппаратам
вертикального взлета и посадки различного назначения.
Известен летательный аппарат вертикального взлета и посадки Curtiss Wright VZ-7
(США), состоящий из прямоугольного центрального планера, на котором размещены
открытый пост управления и кресло пилота. В передней части планера справа и слева
размещены угловые редукторы, на валах которых закреплены воздушные винты с
возможностью их вращения. В хвостовой части планера также справа и слева размещены
угловые редукторы с воздушными винтами, имеющими возможность вращения.
Воздушные винты посредством редукторов и валов связаны с силовой установкой,
размещенной внутри планера. Такая кинематическая схема обеспечивает синхронизацию
оборотов всех четырех винтов. Управление таким аппаратом обеспечивается путем
дифференциального изменения тяги передних и задних винтов пропорционально их
шагу, задаваемому командными органами управления, см. Всемирную сеть Internet file:
//E:/TMP/Curtiss-Wright VZ-7.htm/. Однако данная конструкция аппарата вертикального
взлета и посадки не дает уверенной безопасности пилоту в случае неисправностей и
отказа работы двигателя. Данный аппарат обладает низкой скоростью полета при
чрезвычайно малом потолке, который им достигался.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности существенных
признаков является выбранный в качестве прототипа аппарат вертикального взлета
и посадки, описанный в патенте RU №2458822 от 20.08.2012 г.
Данный аппарат вертикального взлета и посадки содержит корпус круглой формы
или в форме эллипса с выпуклой верхней поверхностью и плоской нижней поверхностью
с выступающей вниз его центральной частью, где расположены кабина с системой
управления и силовой отсек. В корпусе симметрично относительно продольной и
поперечной осям, между кабиной и краем корпуса, выполнены четыре вертикальных
кольцевых сквозных отверстия, внутри отверстий вдоль их диаметров, расположенных
вдоль продольной и поперечной осям корпуса, проходят четыре оси из труб с
площадками в центральной части, на которых закреплены четыре угловые редуктора,
на выходных валах которых в горизонтальной плоскости закреплены четыре воздушные
винта, симметрично осям этих отверстий, а концы осей из труб установлены в
подшипниковых опорах, закрепленных на краях этих отверстий, что обеспечивает
возможность поворота двух воздушных винтов вокруг продольной оси корпуса, а двух
других воздушных винтов вокруг поперечной оси корпуса. Приводные валы угловых
редукторов соединены с введенными внутрь осей из труб трансмиссионными валами
от главного редуктора. Такая конструкция позволяет каждому воздушному винту,
раздельно от других воздушных винтов, с помощью своего механизма поворота,
смонтированного на выступающем за подшипниковую опору внутреннем конце оси
из труб, на которой закреплен угловой редуктор с этим воздушным винтом,
поворачиваться из горизонтальной плоскости в вертикальную плоскость. С лобовой
и кормовой сторон корпуса вдоль продольной оси смонтированы лобовой и кормовой
механизмы поворота, на выходных валах которых установлены симметрично
продольной оси в вертикальной плоскости два воздушных винта, имеющие возможность
каждый, раздельно от другого, с помощью своего механизма поворота поворачиваться
из вертикальной плоскости к горизонтальной плоскости. Вращение всех шести
воздушных винтов осуществляется от двух двигателей, один из которых основной
рабочий и двигатель, используемый в качестве пускового и аварийного в случае отказа
основного рабочего двигателя, через трансмиссию, а двигатели установлены в силовом
отсеке летательного аппарата. Работа механизмов поворота воздушных винтов
Стр.: 4
RU 2 520 821 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
осуществляется с помощью гидропривода. Все воздушные винты способны изменять
общий шаг как совместно, так и раздельно. На нижней поверхности силового отсека
выполнены четыре выдвижных шасси летательного аппарата.
Конструкция данного летательного аппарата, с двумя двигателями и передачей от
них мощности на шесть разнесенных воздушных винтов через один главный редуктор
и идущие от него трансмиссионные валы, не предполагает передачу на воздушные
винты большой мощности, что соответственно не может обеспечить большой
грузоподъемности и больших габаритных размеров летательного аппарата. Технической
задачей заявляемого изобретения является создание конструкции летательного аппарата
вертикального взлета и посадки с более высокими силовыми и размерными
характеристиками.
Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в повышении
грузоподъемности, габаритных размеров летательного аппарата вертикального взлета
и посадки при обеспечении высокого уровня безопасности полета.
Поставленная техническая задача в летательном аппарате вертикального взлета и
посадки, содержащем корпус круглой формы или в форме эллипса с выпуклой верхней
поверхностью и плоской нижней поверхностью с выступающей вниз его центральной
частью, где расположены кабина с системой управления и силовой отсек, выдвижные
шасси, автопилот, парашюты с пиропатроном, откидной обтекаемый прозрачный
купол, систему видеообзора, пороховые аварийные двигатели, гидравлическую систему,
оси из труб с поворотными механизмами и угловыми редукторами и опорами, лобовой
и кормовой поворотные механизмы, достигается тем, что в корпусе симметрично
относительно продольной и поперечной осям между кабиной и краем корпуса
выполнены четыре вертикальные сквозные отверстия в форме овалов, малые оси
симметрии двух из которых расположены вдоль продольной оси симметрии корпуса
и двух других расположены вдоль поперечной оси симметрии корпуса. Внутри этих
отверстий вдоль их малых осей симметрии установлены поворотные оси из труб.
Летательный аппарат снабжен силовой установкой, состоящей из не менее четырех
двигателей, от которых вращение через промежуточные редукторы, трансмиссионные
валы, угловые редукторы, лобовой и кормовой поворотные механизмы передается на
не менее чем шесть воздушных винтовентиляторов. Все двигатели установлены в
силовом отсеке, причем не менее двух из них преимущественно установлены параллельно
продольной оси симметрии корпуса и не менее двух других двигателей преимущественно
установлены параллельно поперечной оси симметрии корпуса. Трансмиссионные валы
с двигателями и промежуточными редукторами соединяются через муфты и шарниры
равных угловых скоростей. Все воздушные винтовентиляторы способны изменять
общий шаг как совместно, так и раздельно.
Кроме того, дополнительно отличия могут состоять в том, что:
- силовая установка состоит из восьми двигателей, четыре двигателя из которых
преимущественно установлены параллельно продольной оси симметрии корпуса и
другие четыре двигателя преимущественно установлены параллельно поперечной оси
симметрии корпуса;
- силовая установка состоит из двенадцати двигателей, шесть двигателей из которых
преимущественно установлены параллельно продольной оси симметрии корпуса и
другие шесть двигателей преимущественно установлены параллельно поперечной оси
симметрии корпуса;
- силовая установка состоит из шестнадцати двигателей, восемь двигателей из которых
преимущественно установлены параллельно продольной оси симметрии корпуса и
Стр.: 5
RU 2 520 821 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
другие восемь двигателей преимущественно установлены параллельно поперечной оси
симметрии корпуса;
- вращение от двигателей через трансмиссии передается на десять воздушных
винтовентиляторов способных изменять общий шаг как совместно, так и раздельно,
из которых восемь воздушных винтовентиляторов расположены по два в каждом из
четырех вертикальных сквозных овальных отверстий и установлены на двух выходных
валах каждого из четырех угловых редукторов;
- двигатели установлены в силовом отсеке преимущественно параллельно продольной
оси симметрии корпуса либо преимущественно параллельно поперечной оси симметрии
корпуса.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен летательный аппарат,
вид сбоку с частично снятой обшивкой боковой и верхней поверхностей корпуса; на
фиг.2 изображен летательный аппарат, вид сверху с частично снятой обшивкой верхней
поверхности корпуса.
Летательный аппарат вертикального взлета и посадки содержит корпус 1 круглой
формы или в форме эллипса, с выпуклой верхней поверхностью и плоской нижней
поверхностью, с выступающей вниз его центральной частью, в которой расположены
кабина с системой управления 17 и силовой отсек 2. Внутри силового отсека 2
установлены четыре двигателя 18, выходные валы которых соединены с входными
валами четырех промежуточных редукторов 16 через муфты 19 (фиг.1). В корпусе 1
выполнены четыре вертикальные овальные сквозные отверстия 3, в которых
расположены воздушные винтовентиляторы 4-7. Воздушные винтовентиляторы 4, 5
закреплены каждый на выходном валу своего одного из двух угловых редукторов 22,
а воздушные винтовентиляторы 6, 7 закреплены каждый на выходном валу своего
одного из двух угловых редукторов 23, при этом четыре редуктора 22, 23 закреплены
каждый на площадке своей поворотной оси из труб 24. С лобовой и кормовой сторон
корпуса 1 смонтированы лобовой и кормовой механизмы поворота 10, на выходных
валах которых установлены воздушные винтовентиляторы 8, 9, их привод
осуществляется от выходных валов двух редукторов 23 через трансмиссионные валы
26. Выходные валы четырех промежуточных редукторов 16 соединены каждый со своим
одним из четырех трансмиссионных валов 20 через четыре шарнира равных угловых
скоростей 21, а выходные концы четырех трансмиссионных валов 20 введены внутрь
каждый своей одной из четырех осей из труб 24 и соединены с приводными валами двух
угловых редукторов 22 и двух угловых редукторов 23 (фиг.2).
Летательный аппарат вертикального взлета и посадки работает следующим образом.
При стоянке летательный аппарат опирается на четыре колеса выдвижных шасси 15.
Перед выполнением взлета пилот производит запуск двигателей 18 от которых через
промежуточные редукторы 16, трансмиссионные валы 20 и угловые редукторы 22, 23
вращение передается на воздушные винтовентиляторы 4-7. При вертикальном взлете
практически вся потребная для взлета мощность передается от двигателей 18 на
воздушные винтовентиляторы 4-7, которые вращаются с взлетной частотой. Углы
общего шага воздушных винтовентиляторов 8, 9 устанавливаются пилотом с помощью
системы управления таким образом, чтобы эти винтовентиляторы не создавали силы
тяги. Подъем летательного аппарата и его зависание над поверхностью обеспечиваются
путем дифференциального изменения тяги воздушных винтовентиляторов 4-7
пропорционально их шагу и устанавливаются пилотом с помощью системы управления.
После подъема пилот убирает шасси 15 и начинает разгон летательного аппарата
вперед, с режима зависания, путем увеличения углов общего шага воздушных
Стр.: 6
RU 2 520 821 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
винтовентиляторов 8, 9 и после достижения летательным аппаратом скорости
горизонтального полета, при которой аэродинамическая подъемная сила удерживает
летательный аппарат в самолетном режиме полета, увеличение его скорости
производится поворотом воздушных винтовентиляторов 4, 5 из горизонтального в
вертикальное положение с помощью системы управления. При этом практически вся
мощность двигателей 18 передается на воздушные винтовентиляторы 8, 9, 4, 5, а
воздушные винтовентиляторы 6, 7 используются для разворотов летательного аппарата
по курсу. Разворот производится путем перевода воздушных винтовентиляторов 6 или
7 из горизонтального в вертикальное положение. Разворот можно выполнять также с
помощью изменения шага лопастей воздушных винтовентиляторов 4 и 5
дифференциально, то есть с увеличением шага на одном винтовентиляторе и с
соответствующим уменьшением шага на другом. Создаваемый таким образом путевой
момент разворачивает летательный аппарат в нужную сторону. Для набора высоты
или снижения пилот изменяет угол поворота воздушных винтовентиляторов 8, 9 или
общий шаг воздушных винтовентиляторов 6, 7. Летательный аппарат может двигаться
в обратном направлении без разворота, для чего воздушные винтовентиляторы 4-7
пилот переводит в горизонтальное положение, а для торможения летательного аппарата
воздушные винтовентиляторы 8, 9 переводятся в реверсивный режим, изменяя их общий
шаг, и после остановки летательный аппарат производит движение назад за счет
обратной тяги воздушных винтовентиляторов 8, 9 и поворота воздушных
винтовентиляторов 4, 5 на обратное движение. Маневрирование летательного аппарата
может производиться различными комбинациями установки воздушных
винтовентиляторов и изменением углов их общего шага. При посадке летательного
аппарата пилот уменьшает скорость полета и при снижении аэродинамической
подъемной силы переводит воздушные винтовентиляторы 4-7 в горизонтальное
положение, а по мере снижения горизонтальной скорости полета пилот переводит
летательный аппарат в режим зависания и после выпуска шасси 15 приземляет.
Формула изобретения
Летательный аппарат вертикального взлета и посадки, содержащий корпус круглой
формы или в форме эллипса с выпуклой верхней поверхностью и плоской нижней
поверхностью с выступающей вниз его центральной частью, где расположены кабина
с системой управления и силовой отсек, вертикальные сквозные отверстия, оси из труб
с поворотными механизмами и угловыми редукторами и опорами, лобовой и кормовой
поворотные механизмы, выдвижные шасси, гидравлическую систему, автопилот,
парашюты с пиропатроном, откидной обтекаемый прозрачный купол, систему
видеообзора, пороховые аварийные двигатели, отличающийся тем, что четыре
вертикальные сквозные отверстия выполнены в форме овалов, малые оси симметрии
двух из которых расположены вдоль продольной оси симметрии корпуса, и двух других
расположены вдоль поперечной оси симметрии корпуса, а внутри этих отверстий вдоль
их малых осей симметрии установлены поворотные оси из труб, и также тем, что силовая
установка состоит из не менее четырех двигателей, а вращение от двигателей передается
через трансмиссии на не менее чем шесть воздушных винтовентиляторов, способных
изменять общий шаг как совместно, так и раздельно.
45
Стр.: 7
RU 2 520 821 C2
Стр.: 8