RU2806918C1 - Ultra-light or light helicopter-type aircraft of modular design - Google Patents
Ultra-light or light helicopter-type aircraft of modular design Download PDFInfo
- Publication number
- RU2806918C1 RU2806918C1 RU2023106573A RU2023106573A RU2806918C1 RU 2806918 C1 RU2806918 C1 RU 2806918C1 RU 2023106573 A RU2023106573 A RU 2023106573A RU 2023106573 A RU2023106573 A RU 2023106573A RU 2806918 C1 RU2806918 C1 RU 2806918C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuselage
- tail
- module
- main gearbox
- shaft
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к авиастроению и касается модульного построения сверхлегких или легких беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) вертолетного типа и сверхлегких или легких пилотируемых аппаратов вертолетного типа (ПЛА).The invention relates to the aircraft industry and concerns the modular construction of ultra-light or light helicopter-type unmanned aerial vehicles (UAVs) and ultra-light or light helicopter-type manned vehicles (UAVs).
В настоящее время приобрело широкое распространение использование БПЛА для доставки различных грузов как в гражданских целях (посылки), так и в военных целях (например, сброс боеприпасов).Currently, the use of UAVs for the delivery of various goods has become widespread, both for civilian purposes (parcels) and for military purposes (for example, dropping ammunition).
В рамках настоящего изобретения вопрос модульного построения рассматривается на примере исполнения сверхлегкого ПЛА вертолетного типа для беспилотного и пилотируемого вариантов исполнения. БПЛА вертолетного типа имеет один или несколько винтов и представляют собой классический вертолет. Подъемная сила у аппаратов этого типа также создается аэродинамически за счет вращающихся лопастей несущего винта (винтов). Крылья либо отсутствуют вовсе, либо играют вспомогательную роль. Очевидными преимуществами БПЛА вертолетного типа являются способность зависания в точке и высокая маневренность, поэтому их часто используют в качестве воздушных роботов. Практически все схемы компоновки БПЛА и типы фюзеляжей, которые встречаются в пилотируемой авиации, применимы и в беспилотной.Within the framework of the present invention, the issue of modular construction is considered using the example of an ultra-light helicopter-type submarine for unmanned and manned versions. Helicopter-type UAVs have one or more propellers and are a classic helicopter. The lift force of this type of apparatus is also created aerodynamically due to the rotating blades of the main rotor (rotors). Wings are either absent altogether or play a supporting role. The obvious advantages of helicopter-type UAVs are the ability to hover at a point and high maneuverability, which is why they are often used as aerial robots. Almost all UAV layouts and types of fuselages that are found in manned aircraft are also applicable in unmanned aircraft.
Конструирование вертолетов легкой или сверхлегкой модульной конструкции представляет собой создание БПЛА или ПЛА, в котором агрегатно основные базовые узлы, называемые модулями, соединяются между собой с возможностью расстыковки и замены одного узла на другой, совпадающий по функции с заменяемым, но отличающийся по параметрам или характеристикам. Использование взаимозаменяемых модулей позволяет создать несколько модификаций однотипных БПЛА или ПЛА с разными характеристиками и разного предназначения.The design of light or ultra-light modular helicopters is the creation of a UAV or UAV in which the main basic units, called modules, are interconnected with the possibility of undocking and replacing one unit with another, identical in function to the one being replaced, but differing in parameters or characteristics. The use of interchangeable modules allows you to create several modifications of the same type of UAV or UAV with different characteristics and different purposes.
Сегодня, как правило, летательный аппарат вертолетного типа легкого или сверхлегкого класса содержит выполненный модульным фюзеляж, один из модулей которого снабжен кабиной для летчика и грузопассажирским салоном, а второй модуль фюзеляжа снабжен хвостовой балкой с управляемым стабилизатором, выполненные в виде отдельных модулей силовую установку, несущий винт, установленный на валу главного редуктора, и шасси. Изменяя конструктив любого из модулей с учетом прикладной задачи и применения, тем самым создают модификацию летательного аппарата. Такой пример модульного конструирования описан в RU 186429, В64С 27/04, опубл. 21.01.2019 г.Today, as a rule, a light or ultra-light class helicopter aircraft contains a modular fuselage, one of the modules of which is equipped with a cockpit for the pilot and a cargo-passenger compartment, and the second fuselage module is equipped with a tail boom with a controlled stabilizer, a power plant made in the form of separate modules, carrying a screw mounted on the main gearbox shaft, and a chassis. By changing the design of any of the modules taking into account the applied task and application, thereby creating a modification of the aircraft. Such an example of modular design is described in RU 186429, B64C 27/04, publ. 01/21/2019
До настоящего времени нет устоявшегося определения и понимания, что такое модульное построение БПЛА или ПЛА. Например, в RU 2755930 модульным построением вертолета признано формирование в фюзеляже посадочного места для сменных контейнеров, каждый из которых который по внешней форме может быть встроен в контурный обвод фюзеляжа и может быть выполнен (при сохранении внешних обводом) в виде либо пассажирского отсека, либо отсека медицинского назначения или грузового отсека. В RU 2600966 модульное построение основано на выполнении двух отдельных модулей: первый - это грузопассажирского назначения гондола, второй - это хвостовая балка с силовой установкой и винтом, которая съемно крепится на гондоле.To date, there is no established definition and understanding of what the modular construction of a UAV or UAV is. For example, in RU 2755930, the modular construction of a helicopter recognizes the formation in the fuselage of a seat for interchangeable containers, each of which, in its external shape, can be built into the contour contour of the fuselage and can be made (while maintaining the external contour) in the form of either a passenger compartment or a compartment medical purpose or cargo hold. In RU 2600966, the modular design is based on the implementation of two separate modules: the first is a cargo-passenger gondola, the second is a tail boom with a power unit and a propeller, which is removably mounted on the gondola.
А в RU 2282564 под модульной конструкцией понимается изготовление крупногабаритных узлов фюзеляжа с монтажом в каждом из них функционала. Сборку такого вертолета осуществляют отдельными модулями, которые затем собирают в единое целое, что значительно упрощает процесс сборки и сокращает время, необходимое на сборку вертолета в целом. В частности, согласно этой концепции, несущий фюзеляж вертолета составлен, по крайней мере, из пяти независимых модулей. Модуль I - кабина летчика, модуль II - моторный отсек, расположенный в средней части фюзеляжа за модулем I, в котором двигатель гибкой связью (отдельный модуль III) связан с редуктором (в модуле IV). Несущий винт приводится во вращение редуктором (несущего винта), который имеет привод от промежуточного редуктора. В редукторе несущего винта имеется дополнительная ступень отбора мощности для передачи вращения рулевому винту. Отбор мощности от редуктора на привод рулевого винта происходит через вал-рессору, пересекающий модуль IV, и хвостовой вал, расположенный в модуле V, а также через угловой хвостовой редуктор. Такое конструирование относится к модульному условно, так как больше напоминает конструирование агрегатное.And in RU 2282564, modular design means the manufacture of large-sized fuselage components with the installation of functionality in each of them. Such a helicopter is assembled in separate modules, which are then assembled into a single whole, which greatly simplifies the assembly process and reduces the time required to assemble the helicopter as a whole. In particular, according to this concept, the helicopter's load-bearing fuselage is composed of at least five independent modules. Module I is the cockpit, module II is the engine compartment, located in the middle part of the fuselage behind module I, in which the engine is connected by a flexible link (separate module III) to the gearbox (in module IV). The main rotor is driven into rotation by a gearbox (main rotor), which is driven by an intermediate gearbox. The main rotor gearbox has an additional power take-off stage to transmit rotation to the tail rotor. Power is taken from the gearbox to drive the tail rotor through the spring shaft crossing module IV and the tail shaft located in module V, as well as through the angular tail gearbox. This kind of design is conditionally classified as modular, since it is more reminiscent of aggregate design.
В связи с этим целесообразно разграничить понятия «модульное построение», «модульная сборка» и «модульное конструирование». Модульное построение - это изготовление ЛА из отдельных модулей, собираемых в определенной последовательности для получения готового изделия неразборной конструкции. Модульная сборка отражает процесс соединения готовых частей ЛА (модулей) в единую конструкцию. А модульное конструирование - это технология, при которой любое приложение системы состоит из набора модулей и связей между ними. Под модульным принципом конструирования понимаем проектирование изделий на основе взаимозаменяемости составных частей конструкции.In this regard, it is advisable to distinguish between the concepts of “modular construction”, “modular assembly” and “modular design”. Modular construction is the manufacture of aircraft from individual modules assembled in a certain sequence to obtain a finished product of a non-separable design. Modular assembly reflects the process of connecting finished aircraft parts (modules) into a single structure. And modular design is a technology in which any system application consists of a set of modules and connections between them. By the modular design principle we mean the design of products based on the interchangeability of structural components.
Принцип взаимозаменяемости - критерий, разделяющий ЛА неразборной конструкции, но собранный из отдельных агрегатных узлов, и ЛА, собранный из отдельных агрегатных узлов, каждый из которых может быть заменен на совпадающий по функционалу агрегат с отличными параметрами и характеристиками. В результате, в первом случае получают готовое изделие с высокой ремонтопригодностью за счет замены одного модуля на другой такой же, но работоспособный или улучшенный, а во втором случае получают ЛА с возможностью изменения его летно-технических характеристики и прикладных свойств.The principle of interchangeability is a criterion that separates an aircraft of a non-separable design, but assembled from individual aggregate units, and an aircraft assembled from individual aggregate units, each of which can be replaced by a unit with identical functionality and excellent parameters and characteristics. As a result, in the first case, a finished product with high maintainability is obtained by replacing one module with another that is the same, but functional or improved, and in the second case, an aircraft is obtained with the ability to change its flight performance and application properties.
Так. известен летательный аппарат вертолетного типа модульной конструкции, содержащий фюзеляж каркасной конструкции, закрываемый обшивочными листами и выполненный из трех отдельных модулей: кабина пилота, присоединяемый к ней грузовой отсек и присоединяемая к отсеку хвостовая балка, закрепляемый сверху на фюзеляже силовой модуль в виде платформы, имеющей точки крепления на трех модулях фюзеляжа и несущий двигательную установку, редуктор и винт, вал которого связан с редуктором, а так же в виде отдельного модуля опорное шасси в виде двух связанных между собой перемычками лыж, прикрепляемых к днищу грузового отсека (US 6126113, В64С 1/00 В64С 27/04, В64С 27/06, опубл. 03.10.2000 г.).So. a helicopter-type aircraft of modular design is known, containing a fuselage of a frame structure, covered with skin sheets and made of three separate modules: a pilot cabin, a cargo compartment attached to it and a tail boom attached to the compartment, a power module mounted on top of the fuselage in the form of a platform with points mounting on three fuselage modules and carrying the propulsion system, gearbox and propeller, the shaft of which is connected to the gearbox, as well as in the form of a separate module, the support chassis in the form of two skis connected by jumpers, attached to the bottom of the cargo compartment (US 6126113, B64C 1/ 00 В64С 27/04, В64С 27/06, published 03.10.2000).
Это решение принято в качестве прототипа.This solution was adopted as a prototype.
Недостаток данного решения заключается в сложности исполнения фюзеляжа и его недостаточной несущей прочности. Сложность конструкции фюзеляжа определена тем, что он состоит из трех стыкуемых модулей. С одной стороны это позволяет варьировать модулями и создавать различные модификации, а с другой стороны, эти модули должны быть оснащены узлами прикрепления, что увеличивает вес фюзеляжа и уменьшает его прочность вследствие того, что вибрационные нагрузки негативно действуют на любой вид механического крепления.The disadvantage of this solution is the complexity of the fuselage and its insufficient load-bearing strength. The complexity of the fuselage design is determined by the fact that it consists of three docked modules. On the one hand, this allows you to vary the modules and create various modifications, and on the other hand, these modules must be equipped with attachment points, which increases the weight of the fuselage and reduces its strength due to the fact that vibration loads have a negative effect on any type of mechanical fastening.
Под прочностью имеют ввиду способность конструкции воспринимать, не разрушаясь, заданные внешние нагрузки, встречающиеся в процессе эксплуатации. Под жесткостью понимают способность конструкции сопротивляться деформированию под нагрузкой. В процессе эксплуатации фюзеляж вертолета подвергается различным па характеру и величине нагрузкам: статическим (постоянным или медленно меняющимся по времени), динамическим (ударным и вибрационным). В зависимости от вида нагружения конструкция или отдельная ее часть должна обладать соответствующим видом прочности. Сочетание необходимых значений различных видов прочности, обеспечивающее нормальную работу конструкции в пределах установленных ограничений и сроков, называют эксплуатационной прочностью. В процессе эксплуатации прочность конструкции не остается неизменной. Большие нагрузки, близкие к предельным, могут вызывать остаточные деформации в ее элементах. Небольшие, но многократно повторяющиеся нагрузки вызывают развитие усталостных трещин, ослабляющих конструкцию в целом и разрушающие крепления (по данным американской фирмы Сикорский примерно 50% отказов систем и оборудования вертолета наступает из-за высокого уровня вибраций («Исследования по уменьшению вибрации вертолета. Обзоры» М, ЦАГИ, 1984, №632).Strength means the ability of a structure to withstand, without collapsing, specified external loads encountered during operation. Stiffness refers to the ability of a structure to resist deformation under load. During operation, the helicopter fuselage is subjected to loads of different nature and magnitude: static (constant or slowly changing over time), dynamic (shock and vibration). Depending on the type of loading, the structure or its individual part must have the appropriate type of strength. The combination of the required values of various types of strength, ensuring the normal operation of the structure within the established limits and deadlines, is called operational strength. During operation, the strength of the structure does not remain unchanged. Large loads close to the limit can cause residual deformations in its elements. Small but repeatedly repeated loads cause the development of fatigue cracks, weakening the structure as a whole and destroying fastenings (according to the American company Sikorsky, approximately 50% of failures of helicopter systems and equipment occur due to high levels of vibrations (“Research on reducing helicopter vibration. Reviews” M , TsAGI, 1984, No. 632).
Выполнение силовой приводной установки в виде отдельного модуля, смонтированного на горизонтальной платформе, вынесенной из объема фюзеляжа и закрепляемой сверху на фюзеляже повышает уровень комфортности для пилотов и пассажиров за счет возможности снижения вибрации от работы силовых узлов, но при этом вертолет приобретает значительную высоту и при ремонте проводят замену всего такого модуля, так как на платформе все силовые агрегаты увязаны компоновочно, что не предусматривает возможность модернизации этого модуля путем замены одного агрегата на другой с иными параметрами.The implementation of the power drive unit in the form of a separate module mounted on a horizontal platform, removed from the fuselage volume and fixed on top of the fuselage, increases the level of comfort for pilots and passengers due to the possibility of reducing vibration from the operation of power units, but at the same time the helicopter acquires a significant height even during repairs they are replacing the entire module, since on the platform all power units are linked in layout, which does not provide for the possibility of upgrading this module by replacing one unit with another with different parameters.
По сути, данный вертолет состоит из двух модулей: фюзеляжа и навешиваемой на него силовой приводной установки. Так как каждый модуль одновременно соединяется с по крайней мере двумя другими модулями, то такая схема компоновки не предусматривает возможность модификации вертолета с целью его преобразования в ЛА с другими летно-техническими характеристиками.In fact, this helicopter consists of two modules: the fuselage and the power drive unit attached to it. Since each module is simultaneously connected to at least two other modules, this arrangement does not provide for the possibility of modifying the helicopter in order to convert it into an aircraft with other flight characteristics.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в расширении вариативности за счет изменении компоновки конструкционных модулей основных агрегатов БПЛА или ПЛА для получения модификаций ЛА с разными летно-техническими характеристиками.The present invention is aimed at achieving a technical result consisting in expanding variability by changing the layout of structural modules of the main units of a UAV or PAV to obtain aircraft modifications with different flight performance characteristics.
Указанный технический результат достигается тем в сверхлегком или легком летательном аппарате вертолетного типа модульной конструкции, характеризующемся тем, что в виде отдельных конструктивных модулей содержит фюзеляж каркасной конструкции, выполненный в виде центральной части, соединяемой с носовой и хвостовой частями, силовой блок, главный редуктор для привода вала лопастного винта, мачту с по крайней мере одним лопастным винтом и валом его вращения и шасси в виде лыж, связанных между собой поперечинами для прикрепления к фюзеляжу, фюзеляж выполнен неразборным и состоящим из стержневых элементов, в котором центральная часть выполнена с днищем в форме лотка, хвостовая часть выполнена с вертикальными стабилизаторами, а носовая часть выполнена в виде двух рамок трапецеидальной формы с общим основанием меньшей длины, одна рамка из которых наклонена в сторону днища, а большее основание другой, расположенной наклонно в сторону хвостовой части, соединено с верхнерасположенными стержнями хвостовой части, другие стержни которой соединены со стержнями на боковых сторонах центральной части, конструкционный модуль силового блока выполнен с возможностью размещения по отношению к месту положения конструкционного модуля главного редуктора на стороне носовой части или на стороне хвостовой части с обращением выходного вала в направлении входного вала редуктора, выполненного с возможностью привода вала по крайней мере одного лопастного винта, или выполнен с возможностью размещения на линии центра масс с обращением выходного вала вертикально и соосно входному валу главного редуктора, при этом на днище центральной части выполнены посадочные места по разные стороны от места положения конструкционного модуля главного редуктора для установки конструкционного модуля силового блока по отношению к входному валу главного редуктора.The specified technical result is achieved in an ultra-light or light helicopter-type aircraft of modular design, characterized by the fact that in the form of separate structural modules it contains a fuselage of a frame structure, made in the form of a central part connected to the nose and tail parts, a power unit, and a main gearbox for the drive. a bladed propeller shaft, a mast with at least one bladed propeller and a shaft of its rotation and a chassis in the form of skis interconnected by cross members for attachment to the fuselage, the fuselage is made non-separable and consists of rod elements, in which the central part is made with a bottom in the form of a tray , the tail part is made with vertical stabilizers, and the nose part is made in the form of two trapezoidal frames with a common base of shorter length, one frame of which is inclined towards the bottom, and the larger base of the other, located obliquely towards the tail part, is connected to the upper rods of the tail part part, the other rods of which are connected to the rods on the lateral sides of the central part, the structural module of the power unit is configured to be placed in relation to the position of the structural module of the main gearbox on the side of the bow part or on the side of the tail part with the output shaft facing in the direction of the input shaft of the gearbox, configured to drive the shaft of at least one bladed propeller, or configured to be placed on the line of the center of mass with the output shaft turning vertically and coaxially to the input shaft of the main gearbox, while on the bottom of the central part there are seats on opposite sides of the location of the structural module main gearbox for installing the structural module of the power unit in relation to the input shaft of the main gearbox.
При этом ЛА может быть снабжен гибким тентом, используемым для закрывания проема носовой части, или гибким тентом, используемым для закрывания проемов носовой и центральной частей. Так же ЛА может быть снабжен колесами, съемно закрепляемыми на лыжах.In this case, the aircraft can be equipped with a flexible awning used to close the opening of the nose part, or a flexible awning used to close the openings of the bow and central parts. The aircraft can also be equipped with wheels that are removably attached to skis.
Конструкционный модуль мачты с по крайней мере одним лопастным винтом и валом его вращения может быть выполнен с возможностью его закрепления на корпусе главного редуктора. При этом этот модуль может быть выполнен с двумя лопастными винтами с соосным расположением валов их вращения или в виде одного лопастного винта с одним валом его привода.The mast structural module with at least one bladed propeller and its rotation shaft can be configured to be secured to the main gearbox housing. Moreover, this module can be made with two bladed propellers with a coaxial arrangement of their rotation shafts or in the form of one bladed propeller with one drive shaft.
А конструкционный модуль главного редуктора может быть выполнен с возможностью закрепления на корпусе силовой установки.And the structural module of the main gearbox can be designed to be mounted on the body of the power plant.
В зоне носовой части на днище могут быть сформированы посадочные элементы для установки конструкционного модуля кабины для пилотируемого варианта исполнения летательного аппарата.In the area of the nose part, landing elements can be formed on the bottom for installing a structural cabin module for a manned version of the aircraft.
А на наружной поверхности днища фюзеляжа могут быть размещены элементы прикрепления дополнительной грузовой платформы лоткового или коробчатого типа.And on the outer surface of the fuselage bottom, elements for attaching an additional cargo platform of a tray or box type can be placed.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.These features are essential and are interrelated to form a stable set of essential features sufficient to obtain the required technical result.
Настоящее изобретение поясняется на конкретных примерах исполнения БПЛА, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения требуемого технического результата.The present invention is illustrated using specific examples of UAV implementation, which, however, are not the only possible ones, but clearly demonstrate the possibility of achieving the required technical result.
На фиг. 1 - изображен первый вариант исполнения модульного БПЛА;In fig. 1 - shows the first version of a modular UAV;
фиг. 2 - изображен второй вариант исполнения модульного БПЛА;fig. 2 - shows the second version of the modular UAV;
фиг. 3 - изображен третий вариант исполнения модульного БПЛА;fig. 3 - shows the third version of the modular UAV;
Согласно настоящему изобретению, рассматривается новая компоновочная схема построения сверхлегкого ЛА вертолетного типа на примере БПЛА вертолетного типаAccording to the present invention, a new layout scheme for constructing an ultra-light helicopter-type aircraft is considered using the example of a helicopter-type UAV
При этом изобретение рассматривается как применяемое для БПЛА вертолетного типа и для ПЛА вертолетного типа. В частности, речь идет о БПЛА или ПЛА широкого диапазона применения от сельскохозяйственного назначения до военного для транспортировки полезного груза. В качестве полезного груза рассматриваются, например, реагенты или удобрения для орошения (обработки) полей, вода для полива или тушения возгораний и т.д., вплоть до перевозки медикаментов и боеприпасов.In this case, the invention is considered as applicable to helicopter-type UAVs and helicopter-type UAVs. In particular, we are talking about UAVs or PAVs with a wide range of applications from agricultural to military for transporting payloads. The payload includes, for example, reagents or fertilizers for irrigating (cultivating) fields, water for irrigation or extinguishing fires, etc., up to the transportation of medicines and ammunition.
В рамках настоящего изобретения под конструктивным модулем понимается функционально и конструктивно независимую единицу, которую можно использовать индивидуально и в различных комбинациях с другими модулями.In the context of the present invention, a structural module is understood as a functionally and structurally independent unit that can be used individually and in various combinations with other modules.
Сверхлегкий или легкий летательный аппарат вертолетного типа модульной конструкции содержит набор отдельных конструктивных модулей, в состав которых входит фюзеляж 1, силовой блок 2, главный редуктор 3 для привода вала лопастного винта 4, мачта 5 с по крайней мере одним лопастным винтом 4 и валом его вращения и шасси в виде лыж 6, на которые можно навешивать колеса 7 (фиг. 1-3).An ultra-light or light helicopter-type aircraft of modular design contains a set of individual structural modules, which include a fuselage 1, a power unit 2, a main gearbox 3 for driving the shaft of a bladed rotor 4, a mast 5 with at least one bladed rotor 4 and its rotation shaft and a chassis in the form of skis 6, on which wheels 7 can be hung (Fig. 1-3).
Главным модулем является фюзеляж 1 каркасной конструкции, выполненный в виде центральной части, соединенной с носовой и хвостовой частями с образованием одной жесткой конструкции с большим объемом по площади проемов между стержнями. Фюзеляж выполнен неразборным и состоит из стержневых элементов. Центральная часть выполнена с днищем в форме лотка. Данное днище является местом для размещения модуля силового блока 2 и одновременно является грузовым отсеком для размещения полезного груза (фиг. 1).The main module is the fuselage 1 frame structure, made in the form of a central part connected to the nose and tail parts to form one rigid structure with a large volume of openings between the rods. The fuselage is made non-demountable and consists of rod elements. The central part is made with a tray-shaped bottom. This bottom is a place for placing the power unit module 2 and at the same time is a cargo compartment for placing a payload (Fig. 1).
Хвостовая часть фюзеляжа выполнена с вертикальными стабилизаторами 8 (как вариант исполнения). Хвостовая часть выполнена из верхнерасположенных стержневых элементов 9, предпочтительно в горизонтальной плоскости, и из нижнерасположенных стержневых элементов 10. Все стержневые элементы под углом сходятся в оконечной части хвостовой балки и прикреплены снизу к горизонтальной поперечно расположенной пластине 11, несущей на концах вертикальные стабилизаторы 8.The rear part of the fuselage is made with vertical stabilizers 8 (as an option). The tail part is made of upper rod elements 9, preferably in a horizontal plane, and lower rod elements 10. All rod elements converge at an angle at the end part of the tail boom and are attached from below to a horizontal transverse plate 11, which carries vertical stabilizers 8 at the ends.
Носовая часть выполнена в виде двух рамок 12 и 13 трапецеидальной формы с общим основанием 14 меньшей длины. Одна рамка 13 наклонена в сторону днища, а большее основание другой 12, расположенной наклонно в сторону хвостовой части, соединено с верхнерасположенными стержневыми элементами 9 хвостовой части, другие стержни которой соединены со стержнями на боковых сторонах центральной части. Таким образом, стержневые элементы хвостовой части фюзеляжа одновременно являются элементами центральной части этого фюзеляжа.The bow part is made in the form of two frames 12 and 13 of a trapezoidal shape with a common base 14 of shorter length. One frame 13 is inclined towards the bottom, and the larger base of the other 12, located obliquely towards the tail part, is connected to the upper rod elements 9 of the tail part, the other rods of which are connected to the rods on the sides of the central part. Thus, the rod elements of the rear fuselage are simultaneously elements of the central part of this fuselage.
При построении хвостовой части использован технический прием повышения жесткости за счет расположения стержней по треугольной схеме соединений, при которой возникающие нагрузки приводят к сжатию стержней. Но подвергаемые сжатию стержни связаны с другими стержнями, которые должны работать в этом случае на растяжение, что невозможно, так как в треугольной схеме соединений любой стержень выполняет функцию ребра жесткости для других стержней.When constructing the tail section, a technique was used to increase rigidity by arranging the rods according to a triangular connection pattern, in which the resulting loads lead to compression of the rods. But the rods subjected to compression are connected to other rods, which must work in tension in this case, which is impossible, since in a triangular connection diagram any rod acts as a stiffener for other rods.
В связи с таким построением фюзеляж приобретает меньший вес за счет применения только стержневых элементов (например, стальной прокат, стальные трубы), сваренных между собой в точках вершин треугольников, получает высокую прочность и высокое сопротивление внешним нагрузкам. Уменьшается сопротивление воздушному потоку за счет свободного прохода воздушных масс через проемы каркаса фюзеляжа, улучшается обдув силовой установки набегающим потоком воздуха.Due to this construction, the fuselage acquires less weight due to the use of only rod elements (for example, rolled steel, steel pipes), welded together at the points of the triangles' vertices, and receives high strength and high resistance to external loads. The resistance to air flow is reduced due to the free passage of air masses through the openings of the fuselage frame, and the airflow of the power plant with the oncoming air flow is improved.
При этом не исключена возможность полного закрытия центральной части фюзеляжа или только его носовой части от внешней среды, например, в условиях дождя или снега, чтобы не загрязнять перевозимый полезный груз или в целях маскировки. Для закрывания носовой части может использоваться гибкий тент 15 (фиг. 3), которым перекрывают проемы трапецеидальных рамок 12 и 13. Это несколько увеличивает сопротивление воздушного потока во время полета, но позволяет изолировать полезный груз от этого потока. По носовой части при наличии тента воздушный поток распределяется по наклонным поверхностям тента и облегает фюзеляж. Так же может использоваться гибкий тент 16 для закрывания всех проемов носовой и центральной частей и полной изоляции от внешней среды полости внутри центральной части и в зоне днища (фиг. 2). Такой тент может использоваться для маскировки БПЛА или ПЛА. При использовании ЛА в пилотируемом режиме такой тент позволяет повысить комфортность экипажа.At the same time, it is possible to completely close the central part of the fuselage or only its nose part from the external environment, for example, in rain or snow, so as not to contaminate the transported payload or for camouflage purposes. To cover the bow, a flexible awning 15 (Fig. 3) can be used, which covers the openings of the trapezoidal frames 12 and 13. This slightly increases the air flow resistance during flight, but allows the payload to be isolated from this flow. Along the bow, if there is an awning, the air flow is distributed along the inclined surfaces of the awning and fits around the fuselage. A flexible awning 16 can also be used to cover all openings of the bow and central parts and completely isolate the cavity inside the central part and in the bottom area from the external environment (Fig. 2). Such an awning can be used to camouflage UAVs or UAVs. When using an aircraft in manned mode, such an awning can improve the comfort of the crew.
Днище в форме лотка в фюзеляже для стержневой системы центральной части является платформой жесткости, на которую перераспределяются нагрузки, действующие на стержни. Так как платформа жесткости выполнена в форме лотка, то на стенках лотка векторы нагрузок изменяют свое направление. Изменение вектора нагрузок приводит к ликвидации локальных или местных деформаций в стержнях.The bottom in the form of a tray in the fuselage for the rod system of the central part is a rigidity platform onto which the loads acting on the rods are redistributed. Since the stiffening platform is made in the form of a tray, the load vectors on the walls of the tray change their direction. Changing the load vector leads to the elimination of local or local deformations in the rods.
Днище в форме лотка является так же опорной поверхностью для закрепления модуля силового блока 2, а также, при необходимости, модуля главного редуктора 3.The tray-shaped bottom is also a supporting surface for securing the power block module 2, as well as, if necessary, the main gearbox module 3.
В заявленном БПЛА или ПЛА положение центра масс вертолета рассматривается относительно вертикальной линии, проходящей через втулку несущего винта. Центровка вертолета бывает вертикальной, поперечной и продольной. В данном случае, существенной является центровка продольная, которая зависит от веса конструкции и груза в части, приближенной к носовой и в части, приближенной к хвостовой балке. Положение конструкционного модуля мачты с несущим винтом и валом точно соотносится с вертикальной линией, проходящей через центр масс. Дело в том, что весь вертолет висит на несущем винте и крепится к винту лишь в одном месте, на валу, идущему от главного редуктора к втулке винта.In the claimed UAV or PAV, the position of the helicopter's center of mass is considered relative to a vertical line passing through the rotor hub. Helicopter alignment can be vertical, transverse and longitudinal. In this case, longitudinal alignment is essential, which depends on the weight of the structure and the load in the part close to the bow and in the part close to the tail boom. The position of the mast structural module with rotor and shaft is precisely related to a vertical line passing through the center of mass. The fact is that the entire helicopter hangs on the main rotor and is attached to the propeller in only one place, on the shaft running from the main gearbox to the propeller hub.
Конструкционный модуль мачты 5 с несущим винтом 4 и валом может быть выполнен с возможностью его закрепления на площадке на центральной части фюзеляжа или на корпусе главного редуктора 3 независимо от того, какой тип винта применяется: с одним лопастным винтом или с двумя лопастными винтами с соосным расположением валов их вращения. Так как конструкционньш модуль мачты с несущим винтом и валом и конструкционный модуль главного редуктора не связаны позиционно, но связаны кинематически, то смена модуля мачты с одного вала вращения на два соосных вала вращения для двух лопастных винтов приводит к смене/замене модуля главного редуктора. Новый модуль устанавливается на посадочное место замененного модуля. Позиционно конструкционный модуль главного редуктора может базироваться на специальном посадочном месте на днище центральной части или на платформе, закрепленной на этом днище. В отношении главных редукторов необходимо обеспечить его жесткое закрепление на фюзеляже для исключения угловых колебаний при соединении с валом привода лопастного винта.The structural module of the mast 5 with the main rotor 4 and the shaft can be configured to be mounted on a platform on the central part of the fuselage or on the housing of the main gearbox 3, regardless of what type of propeller is used: with one bladed propeller or with two bladed propellers with a coaxial arrangement shafts of their rotation. Since the structural module of the mast with the main rotor and shaft and the structural module of the main gearbox are not connected positionally, but are connected kinematically, changing the mast module from one rotation shaft to two coaxial rotation shafts for two bladed propellers leads to a change/replacement of the main gearbox module. The new module is installed on the seat of the replaced module. The positional structural module of the main gearbox can be based on a special seat on the bottom of the central part or on a platform fixed to this bottom. With regard to the main gearboxes, it is necessary to ensure its rigid fastening to the fuselage to eliminate angular vibrations when connected to the blade propeller drive shaft.
Учитывая малые мощности, конструкционный модуль главного редуктора может быть закреплен на корпусе силовой установки.Considering the low power, the main gearbox structural module can be mounted on the power plant housing.
На днище центральной части выполнены посадочные места по разные стороны от места положения конструкционного модуля главного редуктора (по разные стороны от вертикальной линии, проходящей через центр масс) для установки конструкционного модуля силового блока по отношению к входному валу главного редуктора. Это позволяет разместить модуль с силовым блоком на стороне носовой части (фиг. 1 и 3) с высвобождением зоны на стороне хвостовой части под полезный груз, или разместить модуль с силовым блоком на стороне хвостовой части (фиг. 2) с высвобождением зоны на стороне носовой части под полезный груз (вариант БПЛА) или для установки кабины пилота (вариант ПЛА). Для этих вариантов модуль силовой установки разворачивается для обращения выходного вала в направлении входного вала редуктора. Так же силовая установка может выполнена с возможностью размещения на линии центра масс (фиг. 2) с обращением выходного вала вертикально и соосно входному валу главного редуктора. Для модуля силового блока может применяться малогабаритный двигатель воздушного охлаждения с обгонной муфтой для отключения двигателя от лопастного винта при снижении оборотов и резиновым компенсатором для исключения передачи вибрации и угловых колебаний двигателя на входной вал главного редуктора.On the bottom of the central part there are seats on opposite sides of the location of the main gearbox structural module (on opposite sides of the vertical line passing through the center of mass) for installing the power unit structural module in relation to the input shaft of the main gearbox. This allows you to place the module with the power block on the side of the bow (Fig. 1 and 3) with the release of an area on the side of the tail for the payload, or to place the module with the power block on the side of the tail (Fig. 2) with the release of the area on the bow side parts for the payload (UAV version) or for installing the pilot’s cabin (UAV version). For these options, the powertrain module is rotated to face the output shaft towards the gearbox input shaft. The power plant can also be configured to be placed on the line of the center of mass (Fig. 2) with the output shaft turning vertically and coaxially with the input shaft of the main gearbox. For the power block module, a small-sized air-cooled engine with an overrunning clutch can be used to disconnect the engine from the blade propeller when the speed decreases and a rubber compensator to eliminate the transmission of vibration and angular vibrations of the engine to the input shaft of the main gearbox.
Так же в зоне носовой части на днище сформированы посадочные элементы для установки конструкционного модуля кабины для пилотируемого варианта исполнения летательного аппарата. В этом случае, модуль силового блока располагают в зоне хвостовой балки. Под днищем лотковой части фюзеляжа смонтированы средства прикрепления грузового лотка с плоским дном в качестве дополнительного места для транспортировки полезного груза. То есть, на наружной поверхности днища фюзеляжа размещены элементы прикрепления дополнительной грузовой платформы 17 лоткового или коробчатого типа (фиг. 2).Also, in the area of the nose section on the bottom, landing elements are formed for installing a structural cabin module for a manned version of the aircraft. In this case, the power unit module is located in the tail boom area. Mounted under the bottom of the fuselage tray are means for attaching a flat-bottomed cargo tray as additional space for transporting payload. That is, on the outer surface of the fuselage bottom there are elements for attaching an additional cargo platform 17 of a tray or box type (Fig. 2).
Настоящее изобретение промышленно применимо, может быть создано по технологиям построения БПЛА или сверхлегких ПЛА. Новый принцип построения, основанный на применении позиционно меняющих место крепления конструкционных модулей базовых узлов ЛА позволяет при использовании неизменяемого по конструкции фюзеляжа модифицировать ЛА под конкретные прикладные задачи с получением ЛА с измененными летно-техническими характеристиками.The present invention is industrially applicable and can be created using technologies for constructing UAVs or ultra-light UAVs. A new design principle based on the use of structural modules of the basic components of the aircraft that positionally change the place of attachment makes it possible, when using a fuselage that is unchanged in design, to modify the aircraft for specific application tasks, resulting in an aircraft with modified flight performance characteristics.
Claims (9)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2806918C1 true RU2806918C1 (en) | 2023-11-08 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6126113A (en) * | 1998-09-21 | 2000-10-03 | Navickas; Thomas Joseph | Helicopter removable drive train platform |
| RU94209U1 (en) * | 2010-01-11 | 2010-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Роторфлай" | MULTI-SYSTEM AIRCRAFT MODULE |
| RU186429U1 (en) * | 2018-07-20 | 2019-01-21 | Александр Александрович Долбиш | HELICOPTER EASY MODULAR STRUCTURE SHARE |
| US10465378B2 (en) * | 2015-11-30 | 2019-11-05 | Airbus Operations Gmbh | Rod connection system, structural aircraft component and connector stud |
| RU2742513C2 (en) * | 2018-12-29 | 2021-02-08 | Александр Александрович Горшков | Helicopter |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6126113A (en) * | 1998-09-21 | 2000-10-03 | Navickas; Thomas Joseph | Helicopter removable drive train platform |
| RU94209U1 (en) * | 2010-01-11 | 2010-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Роторфлай" | MULTI-SYSTEM AIRCRAFT MODULE |
| US10465378B2 (en) * | 2015-11-30 | 2019-11-05 | Airbus Operations Gmbh | Rod connection system, structural aircraft component and connector stud |
| RU186429U1 (en) * | 2018-07-20 | 2019-01-21 | Александр Александрович Долбиш | HELICOPTER EASY MODULAR STRUCTURE SHARE |
| RU2742513C2 (en) * | 2018-12-29 | 2021-02-08 | Александр Александрович Горшков | Helicopter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11753159B2 (en) | VTOL aircraft | |
| US11554862B2 (en) | Vertical take-off and landing multirotor aircraft with at least eight thrust producing units | |
| US8708273B2 (en) | Three-wing, six tilt-propulsion unit, VTOL aircraft | |
| US8800912B2 (en) | Three wing, six-tilt propulsion unit, VTOL aircraft | |
| US8616492B2 (en) | Three wing, six tilt-propulsion units, VTOL aircraft | |
| CN100491200C (en) | Cargo aircraft | |
| CA3050051C (en) | A compound helicopter with a fixed wing arrangement | |
| US9738379B2 (en) | Removable lift assembly for a rotorcraft, and a rotorcraft | |
| EP3524526A1 (en) | Fuselage embedded fuel tank | |
| US20180029704A1 (en) | Vtol aircraft with tiltable propellers | |
| JP2002542116A (en) | Unmanned aerial vehicle with inverted duct rotor and shrouded propeller | |
| CN109398705A (en) | A kind of airfreighter | |
| US10752333B2 (en) | Wing-fuselage integrated airframe beams for tiltrotor aircraft | |
| US10112707B1 (en) | Remotely controlled co-axial rotorcraft for heavy-lift aerial-crane operations | |
| RU181389U1 (en) | MODULAR DESIGN OF THE UNMANNED AIRCRAFT VERTICAL TAKEOFF AND LANDING WITH COMBINED POWER PLANT | |
| RU2681423C1 (en) | Modular construction of an unmanned aerial vertical for vertical take-off and landing | |
| EP2625094A1 (en) | Three wing, six tilt-propulsion unit, vtol aircraft | |
| RU2806918C1 (en) | Ultra-light or light helicopter-type aircraft of modular design | |
| RU2380286C1 (en) | Pilotless aircraft | |
| RU2797539C1 (en) | Fire crane helicopter | |
| RU2783321C1 (en) | Design of the cargo area of an airship | |
| RU2787419C1 (en) | Rotary-wing aircraft | |
| RU160247U1 (en) | UAV VERTICAL TAKEOFF AND LANDING | |
| RU2767390C1 (en) | Vertical take-off and landing unmanned air vehicle | |
| RU2754643C1 (en) | Helicopter robotic universal system (hrus) |