RU2284280C1 - Vertical takeoff and landing aircraft - Google Patents

Vertical takeoff and landing aircraft Download PDF

Info

Publication number
RU2284280C1
RU2284280C1 RU2005111482A RU2005111482A RU2284280C1 RU 2284280 C1 RU2284280 C1 RU 2284280C1 RU 2005111482 A RU2005111482 A RU 2005111482A RU 2005111482 A RU2005111482 A RU 2005111482A RU 2284280 C1 RU2284280 C1 RU 2284280C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blades
fuselage
fan
flaps
tail
Prior art date
Application number
RU2005111482A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Леонидович Ястребов (RU)
Александр Леонидович Ястребов
Original Assignee
Александр Леонидович Ястребов
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 Александр Леонидович Ястребов filed Critical Александр Леонидович Ястребов
Priority to RU2005111482A priority Critical patent/RU2284280C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2284280C1 publication Critical patent/RU2284280C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C29/00—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft
    • B64C29/0008—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis horizontal when grounded
    • B64C29/0016—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis horizontal when grounded the lift during taking-off being created by free or ducted propellers or by blowers
    • B64C29/0025—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis horizontal when grounded the lift during taking-off being created by free or ducted propellers or by blowers the propellers being fixed relative to the fuselage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: aeronautical engineering; vertical takeoff and landing aircraft.
SUBSTANCE: proposed vertical takeoff and landing aircraft has nose fuselage, center fuselage and tail fuselage, wing, vertical tail, cruise-lift fan and power plant consisting of engine and gearbox. Cruise-lift fan is mounted in center fuselage; it is made in form of combined rotor provided with components of axial-flow and centrifugal fans consisting of impeller with blades secured in hub and disks with vanes located in between them. Tail fuselage is provided with passage where rotating and non-rotating vanes and flaps are mounted. Rotating flaps perform function of deceleration flaps. For generation of horizontal thrust, centrifugal fan moves air in limited sector of fan body circumference. Blades of axial-flow fan impeller may be fixed blades, variable-incidence blades and blades with wobble plates.
EFFECT: simplified construction of drive; enhanced weight efficiency.
5 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к самолетам вертикального взлета и посадки.The invention relates to aircraft, in particular to aircraft of vertical take-off and landing.

Известно несколько конструкций самолетов вертикального взлета и посадки (СВВП). Одним из возможных вариантов конструкции СВВП является схема с поворотной винтомоторной группой, реализованная, например, в проекте V-22 "Оспри" фирм "Белл" и "Боинг-Вертол". Реализация данной схемы требует принятия дорогостоящих мер по обеспечению ее надежности, поскольку любой отказ может иметь катастрофические последствия. Конструкция имеет агрегаты, не используемые в горизонтальном полете, что снижает основные параметры машины. Диаметр винта в режиме горизонтального полета является избыточным. Это снижает скорость полета и экономичность. Обеспечение управляемости на переходных режимах полета требует принятия специальных мер.Several designs of vertical take-off and landing aircraft (VTOL) are known. One of the possible design options for the VTOL aircraft is a scheme with a rotary rotor-motor group, implemented, for example, in the V-22 Osprey project of Bell and Boeing Vertol firms. The implementation of this scheme requires the adoption of costly measures to ensure its reliability, since any failure can have disastrous consequences. The design has units that are not used in horizontal flight, which reduces the basic parameters of the machine. The propeller diameter in horizontal flight mode is excessive. This reduces flight speed and economy. Ensuring controllability in transient flight modes requires special measures.

Более простой схемой является вариант с неподвижно установленным двигателем, от которого осуществляется привод на винты, обеспечивающий вертикальную тягу в режиме взлета и посадки, а также привод на маршевые винты, используемые в горизонтальном полете (Патент РФ №2012512, МПК В 64 С 29/00, 1994 г.). Однако аппараты по подобным схемам также имеют сложные приводы, что снижает как весовую отдачу, так и надежность машины.A simpler scheme is the version with the engine fixedly mounted, from which a screw drive is used to provide vertical thrust in take-off and landing mode, as well as a propeller for marching screws used in horizontal flight (RF Patent No. 20152512, IPC B 64 C 29/00 , 1994). However, the devices according to similar schemes also have complex drives, which reduces both the weight return and the reliability of the machine.

Предлагаемое изобретение решает задачу упрощения схемы привода и повышения весовой эффективности.The present invention solves the problem of simplifying the drive circuit and increasing weight efficiency.

Технический результат достигается тем, что в самолете вертикального взлета и посадки, содержащем носовую, центральную и хвостовую части фюзеляжа, крыло, вертикальное оперение, подъемно-маршевый вентилятор, силовую установку, включающую двигатель и редуктор, подъемно-маршевый вентилятор, установленный в центральной части фюзеляжа, представляет собой комбинированный ротор, содержащий элементы осевого и радиального вентиляторов, выполненный в виде колеса, состоящего из лопастей, закрепленных в ступице, и дисков, между которыми расположены лопатки, а в хвостовой части фюзеляжа расположен проточный канал, в котором размещены неповоротные лопатки и поворотные лопатки и щитки, причем поворотные щитки установлены с возможностью выполнения функции тормозных щитков, при этом радиальный вентилятор для создания горизонтальной тяги осуществляет перемещение воздуха в ограниченном секторе окружности корпуса вентилятора, а лопасти колеса осевого вентилятора выполнены неподвижными; кроме того, лопасти колеса осевого вентилятора выполнены поворотными, а также выполнены с автоматом перекоса.The technical result is achieved by the fact that in a vertical take-off and landing aircraft containing the nose, center and tail of the fuselage, wing, vertical tail, lift-march fan, power plant including an engine and gearbox, lift-march fan installed in the central part of the fuselage , is a combined rotor containing elements of axial and radial fans, made in the form of a wheel, consisting of blades fixed in the hub, and disks, between which are located s blades, and in the rear part of the fuselage there is a flow channel in which fixed blades and rotary blades and shields are located, and the rotary shields are installed with the possibility of performing the function of brake flaps, while the radial fan for moving horizontal traction carries out air movement in a limited sector of the body circumference a fan, and the axial fan wheel blades are fixed; in addition, the axial fan wheel blades are made rotary, and also are made with a swash plate.

На фиг.1 - общий вид самолета спереди;Figure 1 - General view of the aircraft from the front;

на фиг.2 - продольный разрез самолета по А-А;figure 2 is a longitudinal section of an airplane along AA;

на фиг.3 - комбинированный ротор, вид сбоку;figure 3 is a combined rotor, side view;

на фиг.4 - то же, вид сверху;figure 4 is the same, a top view;

на фиг.5 - схема движения потока воздуха для создания горизонтальной тяги;figure 5 - diagram of the movement of the air flow to create horizontal traction;

на фиг.6 - схема работы элементов управления при вертикальном взлете;6 is a diagram of the operation of the controls during vertical take-off;

на фиг.7 - то же, при горизонтальном полете;Fig.7 is the same for horizontal flight;

на фиг.8 - то же, при переходном режиме.Fig.8 is the same in transition mode.

Самолет содержит носовую, центральную и хвостовую части 1, 2, 3 фюзеляжа 4, крыло 5, вертикальное оперение 6, комбинированный ротор 7, силовую установку, включающую двигатель 8 и редуктор 9.The plane contains the nose, center and tail parts 1, 2, 3 of the fuselage 4, wing 5, vertical tail 6, combined rotor 7, power unit, including engine 8 and gearbox 9.

Комбинированный ротор 7 предназначен для создания вертикальной и горизонтальной тяги, установлен в центральной части 2 фюзеляжа 4, содержит элементы осевого и радиального вентиляторов 10, 11, представляет собой колесо, состоящее из лопастей 12, закрепленных в ступице 13, и дисков 14, 15, между которыми расположены лопасти 16. При этом лопасти 12 колеса осевого вентилятора 10 выполнены неподвижными. При этом лопасти 12 колеса осевого вентилятора 10 выполнены поворотными. При этом лопасти 12 колеса осевого вентилятора 10 выполнены с автоматом перекоса.The combined rotor 7 is designed to create vertical and horizontal thrust, mounted in the Central part 2 of the fuselage 4, contains elements of axial and radial fans 10, 11, is a wheel consisting of blades 12 mounted in the hub 13, and disks 14, 15, between which are the blades 16. In this case, the blades 12 of the wheel of the axial fan 10 are made stationary. In this case, the blades 12 of the wheel of the axial fan 10 are made rotary. In this case, the blades 12 of the wheel of the axial fan 10 are made with a swash plate.

Комбинированный ротор 7 приводится во вращение через редуктор 9 от двигателя 8. Под комбинированным ротором 7 установлены поворотные лопатки, образующие жалюзи 17, которые управляют направлением и закручиванием воздушного потока.The combined rotor 7 is driven into rotation through a gearbox 9 from the engine 8. Under the combined rotor 7 are mounted rotary blades forming louvers 17, which control the direction and twisting of the air flow.

В хвостовой части 3 фюзеляжа 4 расположен проточный канал 18, в котором размещены неповоротные лопатки 19, 20, и поворотные лопатки 21 и щитки 22, 23, предназначенные для регулировки потока воздуха, направляемого на создание горизонтальной тяги. Для создания горизонтальной тяги перемещение воздуха осуществляется радиальным вентилятором 11 только в ограниченном секторе А окружности корпуса вентилятора 11, расположенного в проточном канале 18. Вне сектора А проходное сечение перекрыто и перемещение воздуха не осуществляется.In the rear part 3 of the fuselage 4 there is a flow channel 18, in which fixed blades 19, 20, and rotary blades 21 and shields 22, 23 are located, designed to regulate the flow of air directed to create horizontal thrust. To create horizontal thrust, air movement is carried out by a radial fan 11 only in a limited sector A of the circumference of the fan casing 11 located in the flow channel 18. Outside of sector A, the passage section is closed and air movement is not carried out.

Лопатки 19, 20 образуют спрямляющий аппарат и разворачивают поток воздуха параллельно продольной оси самолета. Поворотные лопатки 21 изменяют направление вектора тяги в горизонтальной плоскости. Поворотные щитки 22, 23 изменяют входное сечение потока и направление тяги в вертикальной плоскости, а также имеют возможность выполнять функцию горизонтального хвостового оперения и функцию тормозных щитков.The blades 19, 20 form a straightening apparatus and turn the air flow parallel to the longitudinal axis of the aircraft. The rotary blades 21 change the direction of the thrust vector in the horizontal plane. Rotary flaps 22, 23 change the inlet flow cross section and the direction of thrust in the vertical plane, and also have the ability to perform the function of the horizontal tail and the function of the brake flaps.

Самолет выполнен по схеме "бесхвостовки" или "утки".The aircraft is made according to the "tailless" or "duck" scheme.

Центр тяжести самолета расположен в зоне оси комбинированного ротора.The center of gravity of the aircraft is located in the zone of the axis of the combined rotor.

Работа элементов управления на основных режимах осуществляется следующим образом.The operation of controls in the main modes is as follows.

При вертикальном взлете щитки 22, 23 закрыты, жалюзи 17 открыты. Комбинированный ротор создает вертикальную тягу. Взлет осуществляют на полной мощности двигателя.When the vertical take-off flaps 22, 23 are closed, the blinds 17 are open. The combined rotor creates vertical traction. Take-off is carried out at full engine power.

В горизонтальном полете жалюзи 17 закрыты. Щитки 22, 23 полностью или частично открыты. Весь поток воздуха направлен на создание горизонтальной тяги. Для уменьшения потерь на вихреобразование рабочие лопасти 12 колеса комбинированного потока ротора 7 установлены на нулевой угол атаки. Применение жалюзи 17 целесообразно для высокой скорости полета. Это исключает встречу лопастей 12 колеса осевого вентилятора 10 с набегающим потоком воздуха на сверхзвуковой скорости. При ограниченных скоростях полета жалюзи 17 можно не применять, а использовать комбинированный ротор 7 по принципу вертолетного - с автоматом перекоса. Уравновешивание реактивного момента осуществляется аэродинамическими рулями. Воздух к аэродинамическим рулям подводится от комбинированного ротора 7. Несимметричное прикрытие жалюзи 17 позволяет производить крен и скольжение самолета вправо-влево, вперед-назад. После набора определенной высоты щитки 22, 23 приоткрываются. Регулировка мощности, расходуемой на горизонтальную тягу, производится поворотом щитков 22, 23. Поворотные лопатки 21 обеспечивают управление самолета по курсу на режимах полета, когда эффективность вертикального оперения 6 недостаточна. Совместная работа лопаток 21 и щитков 22, 23 создает изменяемый вектор тяги, что обеспечивает повышенную маневренность.In horizontal flight, the blinds 17 are closed. Shields 22, 23 are fully or partially open. The entire air flow is aimed at creating horizontal traction. To reduce vortex loss, the rotor blades 12 of the wheel of the combined flow of the rotor 7 are set to zero angle of attack. The use of blinds 17 is suitable for high flight speed. This eliminates the meeting of the blades 12 of the wheel of the axial fan 10 with the incoming air flow at supersonic speed. At limited flight speeds, the blinds 17 can not be used, but use a combined rotor 7 according to the principle of a helicopter - with a swashplate. The balancing of the reactive moment is carried out by aerodynamic rudders. Air is supplied to the aerodynamic rudders from the combined rotor 7. The asymmetrical covering of the blinds 17 allows the aircraft to roll and slide left and right, back and forth. After gaining a certain height, the flaps 22, 23 are ajar. The power spent on horizontal thrust is adjusted by turning the shields 22, 23. The rotary blades 21 provide directional control of the aircraft in flight modes when the efficiency of the vertical tail 6 is insufficient. The joint work of the blades 21 and the shields 22, 23 creates a variable thrust vector, which provides increased maneuverability.

Переходной режим. Жалюзи 17 и щитки 22, 23 частично открыты. Часть мощности используется на создание вертикальной тяги, часть на создание горизонтальной тяги, причем комбинированный ротор создает как вертикальную, таки горизонтальную тягу.Transient mode. The blinds 17 and the shields 22, 23 are partially open. Part of the power is used to create vertical thrust, part to create horizontal thrust, and the combined rotor creates both vertical and horizontal thrust.

Каналы обеспечения и управления вертикальной и горизонтальной тягой обладают относительной независимостью, что облегчает управление и делает возможным взлет, посадку и полет на переходных режимах даже при ручном управлении.The vertical and horizontal thrust support and control channels have relative independence, which facilitates control and makes it possible to take off, land and fly in transition modes even with manual control.

Самолет может производить взлет и посадку "по-самолетному".The aircraft can take off and land "in the plane."

Claims (5)

1. Самолет вертикального взлета и посадки, содержащий носовую, центральную и хвостовую части фюзеляжа, крыло, вертикальное оперение, подъемно-маршевый вентилятор, силовую установку, включающую двигатель и редуктор, отличающийся тем, что подъемно-маршевый вентилятор, установленный в центральной части фюзеляжа, представляет собой комбинированный ротор, содержащий элементы осевого и радиального вентиляторов, выполненный в виде колеса, состоящего из лопастей, закрепленных в ступице, и дисков, между которыми расположены лопатки, а в хвостовой части фюзеляжа расположен проточный канал, в котором размещены неповоротные лопатки и поворотные лопатки и щитки, причем поворотные щитки установлены с возможностью выполнения функции тормозных щитков.1. Aircraft vertical take-off and landing, containing the nose, center and tail of the fuselage, wing, vertical tail, lift-march fan, power plant, including an engine and gearbox, characterized in that the lift-march fan installed in the Central part of the fuselage, represents a combined rotor containing elements of axial and radial fans, made in the form of a wheel, consisting of blades fixed in the hub, and disks, between which the blades are located, and in the tail the first part of the fuselage is a flow channel in which fixed blades and rotary blades and flaps are placed, and the rotary flaps are installed with the ability to perform the function of the brake flaps. 2. Самолет по п.1, отличающийся тем, что радиальный вентилятор для создания горизонтальной тяги осуществляет перемещение воздуха в ограниченном секторе окружности корпуса вентилятора, расположенного в проточном канале.2. The aircraft according to claim 1, characterized in that the radial fan to create horizontal thrust moves air in a limited sector of the circumference of the fan casing located in the flow channel. 3. Самолет по п.1, отличающийся тем, что лопасти колеса осевого вентилятора выполнены неподвижными.3. The aircraft according to claim 1, characterized in that the axial fan wheel blades are stationary. 4. Самолет по п.1, отличающийся тем, что лопасти колеса осевого вентилятора выполнены поворотными.4. The aircraft according to claim 1, characterized in that the axial fan wheel blades are made rotary. 5. Самолет по п.1, отличающийся тем, что лопасти колеса осевого вентилятора выполнены с автоматом перекоса.5. The aircraft according to claim 1, characterized in that the axial fan wheel blades are made with a swash plate.
RU2005111482A 2005-04-18 2005-04-18 Vertical takeoff and landing aircraft RU2284280C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005111482A RU2284280C1 (en) 2005-04-18 2005-04-18 Vertical takeoff and landing aircraft

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005111482A RU2284280C1 (en) 2005-04-18 2005-04-18 Vertical takeoff and landing aircraft

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2284280C1 true RU2284280C1 (en) 2006-09-27

Family

ID=37436470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005111482A RU2284280C1 (en) 2005-04-18 2005-04-18 Vertical takeoff and landing aircraft

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2284280C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2494924C1 (en) * 2012-07-20 2013-10-10 Леонид Васильевич Носачев Helicopter
RU2523928C2 (en) * 2009-02-27 2014-07-27 Снекма Fan blades with variable pitch angle
RU2572980C1 (en) * 2014-08-12 2016-01-20 Виктор Андреевич Гапека Turbodisc
RU2740615C1 (en) * 2019-07-29 2021-01-15 Юрий Викторович Ларкин Drone
RU2813611C1 (en) * 2023-03-23 2024-02-13 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Unmanned aerial vehicle

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2523928C2 (en) * 2009-02-27 2014-07-27 Снекма Fan blades with variable pitch angle
RU2494924C1 (en) * 2012-07-20 2013-10-10 Леонид Васильевич Носачев Helicopter
RU2572980C1 (en) * 2014-08-12 2016-01-20 Виктор Андреевич Гапека Turbodisc
RU2740615C1 (en) * 2019-07-29 2021-01-15 Юрий Викторович Ларкин Drone
RU2813611C1 (en) * 2023-03-23 2024-02-13 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Unmanned aerial vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106988926B (en) Whirlpool axis turbofan combined cycle engine
US9409643B2 (en) Helicopter with cross-flow fan
US6050520A (en) Vertical take off and landing aircraft
CN107672802B (en) Slotted duct type rotor wing aircraft with rolling flow
US20120104153A1 (en) Gyroplane prerotation by compressed air
US20120111994A1 (en) Cross-flow fan propulsion system
EP3584162B1 (en) Propulsors and methods of directing a fluid stream in a propulsor
US20150246725A1 (en) Propulsive tail propeller assembly or tail duct fan assembly with cyclic and collective control and/or a method of thrust vectoring for aircraft maneuvering and for helicoptor single rotor head anti torque
US8851415B1 (en) Magnetic aerodynamic generation lift integrated flight technology with joint electric thrust
US6113029A (en) Aircraft capable of hovering and conventional flight
CN109515704B (en) Ducted plume rotorcraft based on cycloidal propeller technology
CN112443423B (en) Jet propulsion power system of air-driven ducted fan
CN103935517A (en) Aircraft
US5895011A (en) Turbine airfoil lifting device
RU2518143C2 (en) Vertical take-off and landing aircraft
CN109878704A (en) It is a kind of based on circulation control principle without rudder face aircraft
RU2284280C1 (en) Vertical takeoff and landing aircraft
CN206694149U (en) Whirlpool axle turbofan combined cycle engine
RU2151717C1 (en) Flying saucer
WO2009068835A1 (en) Static wing for an aircraft
GB2438848A (en) Static wing for an aircraft
GB2601209A (en) Electrically powered fan engine
US20120199692A1 (en) Reactive drive rotor head with external swashplate
RU2212358C1 (en) Flying vehicle
CN106364665A (en) Flight power system and flight vehicle