RU2483980C1 - Vertical take-off and landing aircraft with annular wing without reaction moment - Google Patents

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to aircraft engineering, particularly, to aircrafts with annular wing. Vertical take-off and landing aircraft contains engine biaxially suspended in gyroscopic suspension and balanced relative to its center of mass, transmission and single annular wing of large filling. The wing is made capable to rotate under action of air rudders relative to transversal axis of aircraft by large angles to convert excess lifting force into traction force in flight direction. The said structural components of aircraft form freely interacting dynamic group eliminating reactive moment of annular wing.

EFFECT: simplification of aircraft design.

2 dwg

Description

1. Область техники1. The technical field

Настоящее изобретение относится к областям техники летательных аппаратов и воздушного транспорта.The present invention relates to the technical fields of aircraft and air transport.

2. Уровень техники2. The level of technology

По уровню техники описываемый летательный аппарат имеет аналогом (прототипом) летательные аппараты «Турболет», «Турболет-М» и «Турболет-М2», представленные патентами RU 2268845 C2 от 12.04.2004, RU 2307768 C1 от 14.02.2006 и RU 2380287 от 02.04.2008 соответственно.According to the prior art, the described aircraft has an analogue (prototype) aircraft “Turbolet”, “Turbolet-M” and “Turbolet-M2”, represented by patents RU 2268845 C2 dated 12.04.2004, RU 2307768 C1 dated 14.02.2006 and RU 2380287 from 04/02/2008, respectively.

3. Сущность изобретения3. The invention

Настоящий летательный аппарат вертикального взлета-посадки (дальше по тексту «турболет») строится на динамической группе агрегатов, состоящей из двигателя, подвешенного в гироскопической подвеске с двумя степенями свободы и уравновешенного относительно его центра масс, трансмиссии, состоящей из разрезного вала с шестернями привода, и модуля кольцевого крыла большого заполнения, создающего при своем вращении подъемную силу. Реактивный момент от кольцевого крыла устраняется вращением двигателя относительно вертикальной оси подвеса внутреннего корпуса двигательного отсека. Эта динамическая группа агрегатов обеспечивает режимы вертикального взлета-посадки и висения турболета.A real vertical take-off and landing aircraft (hereinafter referred to as a “turbojet”) is built on a dynamic group of units consisting of an engine suspended in a gyroscopic suspension with two degrees of freedom and balanced relative to its center of mass, a transmission consisting of a split shaft with drive gears, and the module of the annular wing of a large filling, which creates a lifting force during its rotation. The reactive moment from the annular wing is eliminated by rotating the engine relative to the vertical axis of the suspension of the inner housing of the engine compartment. This dynamic group of units provides vertical take-off, landing and hovering modes of the turbo.

Для перевода летательного аппарата в режим поступательного движения или движения в боковом направлении используется 4 аэродинамических руля, установленных на раме модуля кольцевого крыла по внешнему его контуру на главных осях аппарата и вдвигаемых в воздушный поток, отбрасываемый кольцевым крылом, для создания управляющих моментов. В случае полета в поступательном направлении модуль кольцевого крыла поворачивается относительно главной поперечной оси неподвижного корпуса аппарата на угол в пределах ±90°, переводя избыток подъемной силы в силу тяги. При этом внутренний корпус двигательного отсека вместе с заключенным в нем двигателем, установленный шарнирно во внешнем корпусе двигательного отсека, также поворачивается, но уже относительно второй оси гироскопического подвеса, обеспечивая динамическое единство системы двигатель - кольцевое крыло.To translate the aircraft into translational or lateral motion, 4 aerodynamic rudders are used mounted on the frame of the annular wing module along its outer contour on the main axes of the aircraft and pushed into the air flow rejected by the annular wing to create control moments. In the case of flight in the translational direction, the annular wing module rotates relative to the main transverse axis of the fixed body of the apparatus by an angle of ± 90 °, translating the excess lift into thrust. In this case, the inner housing of the engine compartment together with the engine enclosed in it, pivotally mounted in the outer housing of the engine compartment, also rotates, but already relative to the second axis of the gyroscopic suspension, providing dynamic unity of the engine-ring wing system.

Снабжение двигателя необходимыми ресурсами (топливом, охлаждающей жидкостью, электроэнергией, управляющими сигналами и пр.) осуществляется через 2 (или 1) колодца, выполняющих также роль распорных осей вертикального подвеса двигателя внутри внутреннего корпуса двигательного отсека.The engine is supplied with the necessary resources (fuel, coolant, electricity, control signals, etc.) through 2 (or 1) wells, which also act as spacer axes for the vertical suspension of the engine inside the engine housing.

Внешний корпус двигательного отсека двумя полыми балками жестко закреплен внутри корпуса турболета. Кресла пилотов, шасси и другие системы летательного аппарата размещаются в свободном пространстве между внешним корпусом двигательного отсека и корпусом турболета.The outer casing of the engine compartment with two hollow beams is rigidly fixed inside the turbo body. The pilot seats, landing gear and other aircraft systems are located in the free space between the outer casing of the engine compartment and the turbo body.

4. Краткое описание чертежа4. Brief description of the drawing

Компоновка турболета представлена в двух видах: вид сзади (фиг.1) и вид сверху (фиг.2).The layout of the turbo is presented in two forms: a rear view (figure 1) and a top view (figure 2).

На виде сзади (фиг.1) изображены корпус (1) с кабиной пилотов (2), системой посадки (5) и двигательным отсеком, крыльевой модуль, состоящий из несущей рамы ферменной конструкции (3) с закрепленными на ней обечайками, между которыми вращается один плоский (или пакетный) воздушный винт с 32 лопатками (Фиг.2, п.15), распределенными по окружности. Крыльевой модуль соединен с корпусом двумя распорными балками (13), жестко установленными между корпусом аппарата и внешним корпусом двигательного отсека (8), вокруг которых он может поворачиваться на углы ±90°, обеспечивая движение летательного аппарата, отличное от вертикального. Импульсы для поворотов крыльевому модулю придают аэродинамические рули (4).The rear view (Fig. 1) shows the housing (1) with the cockpit (2), landing system (5) and the engine compartment, a wing module consisting of a support frame of the truss structure (3) with shells fixed on it, between which rotates one flat (or batch) propeller with 32 blades (Fig.2, p.15) distributed around the circumference. The wing module is connected to the hull by two spacer beams (13), rigidly installed between the hull of the device and the outer casing of the engine compartment (8), around which it can be rotated by ± 90 °, ensuring the movement of the aircraft, other than vertical. Pulses for turns to the wing module are attached to the aerodynamic rudders (4).

Привод на кольцевое крыло состоит из центрально расположенного двигателя (9), установленного в гироскопическом подвесе (первая ось) двигательного отсека (14), состоящего из внутреннего корпуса (7) и внешнего корпуса (8). Мощность от вала двигателя через шарнирное зубчатое кольцо (10) передается валу привода (11), на конце которого установлена ведущая шестерня (12), находящаяся в зацеплении с шарнирным зубчатым кольцом кольцевого крыла. Реактивный момент от вращения кольцевого крыла компенсируется через трансмиссию обратным вращением двигателя вокруг вертикальной оси подвеса двигателя внутри внутреннего корпуса двигательного отсека.The drive to the annular wing consists of a centrally located engine (9) installed in a gyroscopic suspension (first axis) of the engine compartment (14), consisting of an inner casing (7) and an outer casing (8). The power from the motor shaft through the articulated gear ring (10) is transmitted to the drive shaft (11), at the end of which the drive gear (12) is installed, which is in mesh with the articulated gear ring of the annular wing. The reactive moment from the rotation of the annular wing is compensated through the transmission by reverse rotation of the engine around the vertical axis of the engine mount inside the internal housing of the engine compartment.

Повороты кольцевого крыла относительно поперечной оси летательного аппарата приводят к соответствующим поворотам внутреннего корпуса двигательного отсека относительно второй оси гироскопического подвеса через роликовые направляющие (6) внутри внешнего корпуса двигательного отсека (8).Rotations of the annular wing relative to the transverse axis of the aircraft lead to corresponding rotations of the inner housing of the engine compartment relative to the second axis of the gyroscopic suspension through the roller guides (6) inside the outer housing of the engine compartment (8).

Чертеж турболета с видом сверху (фиг.2) поясняет взаимное расположение элементов конструкции.A drawing of a turbolet with a top view (figure 2) explains the relative position of the structural elements.

5. Осуществление изобретения5. The implementation of the invention

Предлагаемая конструкция имеет меньше составных элементов, лучше организована, проще в изготовлении и поэтому на современном уровне технологии представляется вполне достижимой.The proposed design has fewer constituent elements, is better organized, easier to manufacture, and therefore at the current level of technology seems quite achievable.

Claims (1)

Летательный аппарат вертикального взлета-посадки, отличающийся тем, что его двигатель, подвешенный в гироскопической подвеске с двумя степенями свободы и уравновешенный относительно его центра масс, трансмиссия и единственное кольцевое крыло большого заполнения, способное поворачиваться под влиянием аэродинамических рулей относительно поперечной оси аппарата на большие углы и переводящее избыток подъемной силы в силу тяги в направлении полета, представляют свободно взаимодействующую между собой динамическую группу, устраняющую реактивный момент кольцевого крыла. Aircraft of vertical take-off and landing, characterized in that its engine suspended in a gyroscopic suspension with two degrees of freedom and balanced relative to its center of mass, transmission and a single annular wing of large filling, capable of turning at large angles under the influence of aerodynamic rudders relative to the transverse axis of the device and translating the excess of lifting force into thrust in the direction of flight, they represent a freely interacting dynamic group that eliminates active moment of the annular wing.

Images