RU2818261C1

RU2818261C1 - Vtol passenger aircraft

Info

Publication number: RU2818261C1
Application number: RU2023125509A
Authority: RU
Inventors: Сергей Васильевич Черанев
Original assignee: Сергей Васильевич Черанев
Filing date: 2023-10-04
Publication date: 2024-04-26

Abstract

FIELD: aircraft engineering.

SUBSTANCE: invention relates to aircraft engineering, particularly to aircraft transport, and can be used for passenger transportation as aerodrome-free VTOL aircraft. Structure comprises a fuselage, in the front part of which there is a pilot cabin, behind it a passenger cabin, wings with an upper location on the fuselage with rotary nacelles and reduction gears inside them and propellers with a variable pitch at the ends of the wings, rear wing with possibility of stabilizer function, transmission of synchronization of shafts of engines and propellers. Fuselage has elliptical cross-section, in which horizontal axis exceeds vertical at least three times; on the left side of the fuselage in the front part there is an entrance with a folding ladder for the crew and passengers; aircraft is equipped with two wings hinged on top of fuselage and having the possibility of turning from horizontal position to vertical position by means of hydraulic cylinders: first wing is arranged behind cockpit while second wing is arranged in tail section ahead of keel. In the middle part of the panel on the wings, on both sides of the fuselage, engines with a two-blade variable-pitch propeller are installed with possibility of rotation in opposite directions. Screw diameter is 5 % smaller than the wing panel length. Propeller blades are trapezoidal and made from composite materials.

EFFECT: increasing reliability when implementing the possibility of aerodrome-free based passenger aircraft, which can take off both from a hard-surface site with a shortened distance, and vertically from an unprepared ground site.

9 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к авиационному транспорту, и может быть использовано для пассажирских перевозок в качестве летательного аппарата вертикального взлета и посадки безаэродромного базирования.The invention relates to aviation technology, in particular to air transport, and can be used for passenger transportation as a non-airfield-based vertical take-off and landing aircraft.

Развитие авиации создало множество типов винтомоторных и реактивных самолетов, целый ряд типов вертолетной авиации. Были созданы реактивные самолеты вертикального взлета и посадки для военно-морского флота СССР палубные ЯК-38, ЯК-41.The development of aviation has created many types of propeller-driven and jet aircraft, and a number of types of helicopter aircraft. Carrier-based vertical take-off and landing jet aircraft Yak-38 and Yak-41 were created for the USSR Navy.

Изобретение направлено на создание пассажирского самолета на 30 - 40 посадочных мест, который может взлетать как с площадки с твердым покрытием с укороченной дистанцией, так и вертикально с неподготовленной грунтовой. Реактивный самолет вертикального взлета и посадки с газовой струей, направленной вниз, неприменим на неподготовленной грунтовой площадке из-за раскаленной газовой струи. При взлете и посадке под ним будет выгорать вся растительность, образуя много клубящегося дыма и сажи, а в зоне сухой растительности не исключен пожар. Использование вертолета решает этот вопрос, но он имеет недостаточную скорость горизонтального полета. Средняя скорость вертолета 250-300 км. Также вертолет имеет значительные ограничения по другим характеристикам: грузоподъемность, дальность полета, объем салона. Существенный недостаток вертолета как пассажирского транспорта -неэффективный расход топлива, при этом 20% мощности двигателя распределяется на горизонтальный полет, а 80% на противодействие гравитации.The invention is aimed at creating a passenger aircraft with 30 - 40 seats, which can take off both from a paved area with a shortened distance, and vertically from an unprepared ground. A vertical takeoff and landing jet aircraft with a gas jet directed downwards is not applicable on an unprepared ground area due to the hot gas jet. During takeoff and landing, all the vegetation underneath will burn out, creating a lot of billowing smoke and soot, and in the area of dry vegetation, a fire is not excluded. The use of a helicopter solves this issue, but it has insufficient horizontal flight speed. The average speed of a helicopter is 250-300 km. The helicopter also has significant limitations in other characteristics: payload, flight range, cabin volume. A significant disadvantage of a helicopter as a passenger transport is inefficient fuel consumption, with 20% of the engine power being distributed to horizontal flight, and 80% to counteracting gravity.

Задача изобретения - создать конструкцию самолета вертикального взлета и посадки (далее СВВП), которая может быть использована как пассажирский транспорт, доставляющий людей непосредственно к месту назначения. Это актуально для районов, не имеющих поблизости аэродрома. Может быть востребован министерством обороны и гражданской авиации для перемещения небольших групп людей, также специальная авиация МЧС или авиация скорой медицинской помощи.The objective of the invention is to create a vertical take-off and landing aircraft design (hereinafter referred to as VTOL), which can be used as a passenger transport that delivers people directly to their destination. This is relevant for areas that do not have an airfield nearby. It may be in demand by the Ministry of Defense and Civil Aviation for moving small groups of people, as well as special aviation of the Ministry of Emergency Situations or emergency medical services.

В качестве аналогов СВВП можно привести несколько типов самолетов. Известна оригинальная конструкция реактивного самолета вертикального взлета и посадки (патент РФ №2736793, автор Битуев А. Г., опубликованный 20.11.2020 г.). Самолет имеет фюзеляж, состоящий из трех частей: передней, средней и задней. В передней части расположены кабина и горизонтальное оперение, в задней части крылья и турбореактивный двигатель, приводящий через трансмиссию ряд вентиляторов находящихся в средней части фюзеляжа. Также в средней части находятся ниши с крыльями, создающими подъемную силу при взлете -посадке после подачи воздуха вентиляторами. Может взлетать и садится вертикально с любой площадки т.к. подъемная сила создается воздухом, а не горячими газами. Грузоподъемность может быть достаточно высокой, но полезную нагрузку можно разместить только на внешней подвеске за неимением внутреннего объема, вследствие чего не решает поставленной задачи.Several types of aircraft can be cited as analogues of VTOL aircraft. The original design of a vertical take-off and landing jet aircraft is known (RF patent No. 2736793, author A. G. Bituev, published November 20, 2020). The aircraft has a fuselage consisting of three parts: front, middle and rear. In the front part there is a cabin and horizontal tail, in the rear part there are wings and a turbojet engine, driving through a transmission a number of fans located in the middle part of the fuselage. Also in the middle part there are niches with wings that create lift during takeoff and landing after air is supplied by fans. Can take off and land vertically from any platform because lift is created by air, not hot gases. The carrying capacity can be quite high, but the payload can only be placed on an external sling due to the lack of internal volume, as a result of which it does not solve the problem.

Известен СВВП с воздушным винтом и треугольным фюзеляжем - крылом (патент РФ №2130863, автор Елистратов В. Г., опубликованный 27.05.1999 г.). В середине фюзеляжа большое сквозное отверстие, в нем расположен воздушный винт работающий при взлете, посадке и горизонтальном полете. Справа и слева от него симметрично имеются еще два отверстия, в них расположены поворотные винты с импеллерами, имеющие возможность поворота от горизонтального положения при взлете до вертикального при горизонтальном полете. Недостатком самолета является малый диаметр воздушного винта и, как следствие, невысокая грузоподъемность при вертикальном взлете. Не предусмотрено место ни для пассажиров, ни для грузов. Такая конструкция тоже не решает поставленной задачи.A VTOL aircraft with a propeller and a triangular fuselage - wing is known (RF patent No. 2130863, author V. G. Elistratov, published 05/27/1999). In the middle of the fuselage there is a large through hole; it houses a propeller that operates during takeoff, landing and horizontal flight. To the right and left of it, there are two more holes symmetrically; they contain rotary propellers with impellers that can be rotated from a horizontal position during takeoff to a vertical position during horizontal flight. The disadvantage of the aircraft is the small diameter of the propeller and, as a consequence, low payload during vertical takeoff. There is no space provided for either passengers or cargo. This design also does not solve the problem.

Известно запатентованное изобретение двухфюзеляжного СВВП (патент РФ №2028964, автор Пчентлешев В.Т.. опубликован 20.02.1995 г.). Между фюзеляжами три несущие поверхности. На средней несущей поверхности установлена подъемно-маршевая силовая установка, имеющая два противоположно вращающихся воздушных винта, создающих тягу вертикальную при взлете и посадке и горизонтальную при горизонтальном полете. Недостаток известной конструкции самолета в малом диаметре воздушного винта и, как следствие, невысокой грузоподъемности при вертикальном взлете.The patented invention of a double-fuselage VTOL aircraft is known (RF patent No. 2028964, author V.T. Pchentleshev, published 02/20/1995). There are three load-bearing surfaces between the fuselages. A lift-propulsion power plant is installed on the middle bearing surface, which has two counter-rotating propellers that create vertical thrust during takeoff and landing and horizontal thrust during horizontal flight. The disadvantage of the known aircraft design is the small diameter of the propeller and, as a consequence, low load capacity during vertical take-off.

Близким аналогом является самолет вертикального взлета и посадки Белл XV – 15, описанный в книге Ф. П. Курочкина «Проектирование и конструирование самолетов с вертикальным взлетом и посадкой «М., Машиностроение, 1977 г., стр. 107 (в дальнейшем модернизирован до Белл V - 22). В данном самолете вертикального взлета и посадки имеются фюзеляж, вертикальное и горизонтальное оперение, шасси, крыло и два установленных в гондолах на концах крыла двигателя с соединенными с ними воздушными винтами изменяемого шага с противоположным направлением вращения, оси которых выполнены поворотными в плоскостях, параллельных продольной плоскости симметрии самолета. Сходными признаками с заявляемым техническим решением являются объемный фюзеляж с кабиной и хвостовым оперением, поворот двигателя с воздушными винтами противоположного вращения и изменяемого шага, наличие трансмиссии между двигателями и воздушными винтами. Отличия в том, что аналог имеет только одно крыло, вертикальное оперение, постоянную синхронизацию валов двигателей и воздушных винтов посредством трансмиссии и, как следствие, отбор мощности на работу этих узлов и деталей трансмиссии. Эти отличительные признаки не позволяют решить поставленную задачу - повышения надежности и повышения грузоподъемности для организации пассажирской перевозки.A close analogue is the vertical take-off and landing aircraft Bell XV - 15, described in the book by F. P. Kurochkin “Design and construction of aircraft with vertical take-off and landing” M., Mechanical Engineering, 1977, p. 107 (later upgraded to Bell V - 22). This vertical take-off and landing aircraft has a fuselage, vertical and horizontal tail, landing gear, wing and two engines installed in nacelles at the ends of the wing with variable-pitch propellers connected to them with the opposite direction of rotation, the axes of which are rotatable in planes parallel to the longitudinal plane aircraft symmetry. Features similar to the claimed technical solution are a three-dimensional fuselage with a cabin and tail, rotation of the engine with counter-rotating and variable pitch propellers, and the presence of a transmission between the engines and propellers. The differences are that the analogue has only one wing, vertical tail, constant synchronization of engine and propeller shafts through the transmission and, as a consequence, power take-off for the operation of these components and transmission parts. These distinctive features do not allow us to solve the task - increasing reliability and increasing carrying capacity for organizing passenger transportation.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является самолет вертикального взлета и посадки, компоновка конструкции которого выполнена по схеме квадрокоптера. Это Кертис X - 19, описанный в книге Ф. П. Курочкина «Проектирование и конструирование самолетов с вертикальным взлетом и посадкой» (М, «Машиностроение», 1977 г. стр. 13). Кертис X - 19 легкий исследовательский самолет вертикального взлета и посадки и взлета и посадки с укороченной дистанцией оснащался двумя крыльями установленными сверху на фюзеляже. На концах крыльев монтировались поворотные гондолы с двигателями, редукторами и воздушными винтами изменяемого шага. Поворот осуществлялся в плоскости параллельной продольной плоскости симметрии самолета, причем винты соединены трансмиссией между собой и двигателями. Два двигателя расположены в задней части фюзеляжа и через редуктор и трансмиссию раздают мощность винтам заднего крыла, а также и передают ее паре передних винтов. Фюзеляж имеет эллиптическое сечение, в передней части пилотская кабина, за ней грузопассажирский салон, в задней части двигатели и оборудование. Хвостовое оперение традиционной конструкции отсутствует. Имеется киль с рулем направления, а функции стабилизатора возлагаются на заднее крыло. При этом на нем помещаются рули высоты, необходимые для управления аппаратом в горизонтальном полете. Воздушные винты имеют лопасти с металлическим лонжероном и стеклопластиковой обшивкой и устанавливаются на втулке с автоматом перекоса.The closest analogue, adopted as a prototype, is a vertical take-off and landing aircraft, the design layout of which is made according to the quadcopter design. This is Curtis X - 19, described in the book by F.P. Kurochkin “Design and construction of aircraft with vertical take-off and landing” (M, “Machine Building”, 1977, p. 13). The Curtis X-19 light VTOL and STOL research aircraft was equipped with two wings mounted on top of the fuselage. At the ends of the wings, rotating nacelles with engines, gearboxes and variable-pitch propellers were mounted. The rotation was carried out in a plane parallel to the longitudinal plane of symmetry of the aircraft, and the propellers were connected by the transmission to each other and to the engines. Two engines are located at the rear of the fuselage and, through a gearbox and transmission, distribute power to the rear wing propellers, and also transmit it to a pair of front propellers. The fuselage has an elliptical cross-section, with a pilot cabin in the front, a cargo-passenger cabin behind it, and engines and equipment in the rear. There is no tail unit of traditional design. There is a keel with a rudder, and the functions of the stabilizer are assigned to the rear wing. At the same time, the elevators necessary to control the device in horizontal flight are placed on it. The propellers have blades with a metal spar and fiberglass casing and are mounted on a hub with a swashplate.

К общим с заявляемой конструкцией признакам прототипа относятся прежде всего наличие двух крыльев с двигателями и воздушными винтами с изменяемым шагом. Крылья имеют верхнее расположение на фюзеляже, первое за пилотской кабиной, а второе в хвостовой части. Характерным признаком является отсутствие руля высоты, стабилизатора, функции которого возлагаются на заднее крыло. Наличие трансмиссии синхронизации двигателей и воздушных винтов.The common features of the prototype with the proposed design include, first of all, the presence of two wings with engines and variable-pitch propellers. The wings are located at the top of the fuselage, the first behind the cockpit and the second at the rear. A characteristic feature is the absence of an elevator or stabilizer, the functions of which are assigned to the rear wing. Availability of transmission synchronization of engines and propellers.

К недостаткам прототипа относится узкий фюзеляж, расположение двигателей на концах крыльев и их мощность, значительно меньший диаметр воздушных винтов, постоянная работа синхронизирующей трансмиссии между двигателями. Крылья и фюзеляж монолитны. Указанные отличия прототипа не позволяют достичь требуемого технического результата.The disadvantages of the prototype include a narrow fuselage, the location of the engines at the ends of the wings and their power, a significantly smaller diameter of the propellers, and the constant operation of a synchronizing transmission between the engines. The wings and fuselage are monolithic. These differences in the prototype do not allow achieving the required technical result.

Недостатки прототипа позволяет устранить заявляемое техническое решение. Задача изобретения пассажирского самолета вертикального взлета и посадки, а также взлета и посадки с укороченной дистанции, решается путем создания самолета с фюзеляжем эллиптического сечения, у которого горизонтальная ось превосходит вертикальную, не менее, чем в три раза с целью увеличения полезной площади. С левой стороны фюзеляжа в передней части имеется вход с откидной лестницей для экипажа и пассажиров. Самолет оснащен двумя крыльями, шарнирно закрепленными сверху на фюзеляже и имеющими возможность поворота с горизонтального положения до вертикального при помощи гидроцилиндров. Первое крыло установлено за кабиной пилотов, второе в хвостовой части, перед килем. На крыльях по обе стороны от фюзеляжа установлены двигатели с возможностью вращения в противоположные стороны в средней части консоли с двухлопастным винтом изменяемого шага. Лопасти винта трапециевидные, из композитных материалов. Диаметр винта большой, сопоставим с длиной консоли, но меньше длины консоли на 5%, т.к. сила тяги винта зависит от диаметра винта в четвертой степени. После посадки и выключения двигателя прекративший вращение винт ориентирован параллельно плоскости крыла посредством перевода втулки из положения 1 в положение 2 (см. фиг..4) то есть вплотную к плоскости винта, при необходимости может быть установлен в режим флюгирования и после этого крыло должно быть переведено в горизонтальное положение с целью снижения парусности. С целью экономии топлива предусмотрено после набора высоты и набора горизонтальной скорости полета выключение задней пары двигателей с установкой винта в плоскости крыла в режиме флюгирования. Перед посадкой двигатели вновь запущены. Крылья оснащены элеронами для управления креном и высотой, а также маневрирования при зависании над площадкой. В хвостовой части фюзеляжа имеется киль с рулем поворота. Самолет имеет классическую компоновку шасси: пара стоек в задней части фюзеляжа с возможностью их складывания в боковые гондолы после взлета, и одна передняя стойка также с возможностью складывания в днище фюзеляжа. Для безопасности полета предусмотрена синхронизация валов двигателей попарно на каждое крыло на случай отказа одного из двигателей. Двигатели через муфты соединены с коническими редукторами, которые соединены карданными валами. В случае отказа одного двигателя пилот в ручном режиме или автопилот включают муфту и тогда работающий двигатель будет вращать винт неработающего. В нормальном рабочем режиме синхронизация отключена с целью экономии топлива и моторесурса.The disadvantages of the prototype can be eliminated by the proposed technical solution. The problem of inventing a passenger aircraft with vertical take-off and landing, as well as take-off and landing from a short distance, is solved by creating an aircraft with an elliptical cross-section fuselage, in which the horizontal axis is no less than three times larger than the vertical axis in order to increase the usable area. On the left side of the fuselage in the front there is an entrance with a folding staircase for the crew and passengers. The aircraft is equipped with two wings, hinged on top of the fuselage and capable of rotation from a horizontal to a vertical position using hydraulic cylinders. The first wing is installed behind the cockpit, the second in the tail section, in front of the fin. On the wings on both sides of the fuselage, engines are installed with the ability to rotate in opposite directions in the middle part of the console with a two-bladed variable-pitch propeller. The propeller blades are trapezoidal, made of composite materials. The diameter of the screw is large, comparable to the length of the console, but less than the length of the console by 5%, because The thrust force of the propeller depends on the diameter of the propeller to the fourth power. After landing and turning off the engine, the propeller that has stopped rotating is oriented parallel to the plane of the wing by moving the bushing from position 1 to position 2 (see Fig..4), that is, close to the plane of the propeller; if necessary, it can be set to feathering mode and after that the wing should be moved to a horizontal position to reduce windage. In order to save fuel, after gaining altitude and gaining horizontal flight speed, it is planned to turn off the rear pair of engines with the installation of the propeller in the plane of the wing in feathering mode. Before landing, the engines are restarted. The wings are equipped with ailerons to control roll and altitude, as well as maneuver when hovering above the platform. At the rear of the fuselage there is a keel with a rudder. The aircraft has a classic landing gear layout: a pair of struts at the rear of the fuselage with the ability to fold them into the side gondolas after takeoff, and one front strut that can also be folded into the bottom of the fuselage. For flight safety, the engine shafts are synchronized in pairs on each wing in case of failure of one of the engines. The engines are connected through couplings to bevel gearboxes, which are connected by cardan shafts. If one engine fails, the pilot in manual mode or the autopilot engages the clutch and then the running engine will rotate the propeller of the idle one. In normal operating mode, synchronization is disabled in order to save fuel and engine life.

Перед полетом крылья переводятся в вертикальное положение и выключается режим ориентирования винта. После запуска двигателей и подъема на определенную высоту производится поворот крыльев для горизонтального полета. Посадка в обратной последовательности.Before flight, the wings are placed in a vertical position and the propeller orientation mode is turned off. After starting the engines and rising to a certain altitude, the wings turn for horizontal flight. Landing in reverse order.

Существенными отличительными признаками самолета являются: фюзеляж эллиптического сечения, у которого горизонтальная ось превосходит вертикальную в соотношении не менее чем в три раза; два крыла верхнего расположения с возможностью поворота с горизонтального положения до вертикального, первое установлено в передней части фюзеляжа, за пилотской кабиной, второе в хвостовой части, перед килем; на каждом крыле размещены по два двигателя по разные стороны от фюзеляжа в средней части консоли с двухлопастными винтами; диаметр винта на 5 процентов меньше длины консоли с лопастями трапециевидной формы из композитных материалов; самолет оснащен системой синхронизации валов двигателей.The significant distinguishing features of the aircraft are: the fuselage has an elliptical cross-section, in which the horizontal axis exceeds the vertical axis by at least three times; two overhead wings with the ability to rotate from a horizontal to a vertical position, the first is installed in the front part of the fuselage, behind the pilot's cabin, the second in the rear, in front of the keel; on each wing there are two engines located on opposite sides of the fuselage in the middle part of the console with two-bladed propellers; the diameter of the propeller is 5 percent less than the length of the console with trapezoidal blades made of composite materials; The aircraft is equipped with an engine shaft synchronization system.

Технический результат изобретения - повышение надежности при реализации возможности безаэродромного базирования пассажирского самолета, который может взлетать как с площадки с твердым покрытием с укороченной дистанцией, так и вертикально с неподготовленной грунтовой.The technical result of the invention is to increase reliability when realizing the possibility of non-airfield basing of a passenger aircraft, which can take off both from a hard-surface site with a shortened distance, and vertically from an unprepared ground.

Технический результат достигается заявляемой конструкцией пассажирского самолета вертикального взлета и посадки, содержащей фюзеляж, в передней части которого расположена пилотская кабина, за ней пассажирский салон, крылья с верхним расположением на фюзеляже с поворотными гондолами и редукторами внутри них и воздушными винтами с изменяемым шагом на концах крыльев, заднее крыло с возможностью функции стабилизатора, трансмиссию синхронизации валов двигателей и воздушных винтов; отличающейся фюзеляжем эллиптического сечения, у которого горизонтальная ось превосходит вертикальную не менее чем в три раза; с левой стороны фюзеляжа в передней части имеется вход с откидной лестницей для экипажа и пассажиров; самолет оснащен двумя крыльями, шарнирно закрепленными сверху на фюзеляже и имеющими возможность поворота с горизонтального положения до вертикального с помощью гидроцилиндров; первое крыло установлено за кабиной нилотов, второе в хвостовой части, перед килем; на крыльях по обе стороны от фюзеляжа установлены двигатели с возможностью вращения в противоположные стороны в средней части консоли с двухлопастным винтом изменяемого шага; диаметр винта выполнен на 5 процентов меньше, чем длина консоли.; лопасти винта трапециевидные, из композитных материалов. Прекративший вращение после посадки и выключения двигателя винт ориентирован параллельно плоскости крыла за счет втулки с возможностью перевода вплотную к плоскости винта. Прекративший вращение после посадки и выключения двигателя винт установлен в режим флюгирования с возможностью перевода крыла в горизонтальное положение с целью снижения парусности. После набора высоты и набора горизонтальной скорости полета предусмотрена возможность выключения задней пары двигателей с установкой винта в плоскости крыла в режиме флюгирования. Крылья оснащены элеронами для управления креном и высотой, а также маневрирования при зависании над площадкой. В хвостовой части фюзеляжа имеется киль с рулем поворота. Компоновка шасси включает пару стоек в задней части фюзеляжа с возможностью их складывания в боковые гондолы после взлета и одну переднюю стойку с возможностью складывания в днище фюзеляжа. Двигатели через муфты соединены с коническими редукторами, которые в свою очередь соединены карданными валами.The technical result is achieved by the claimed design of a vertical take-off and landing passenger aircraft, containing a fuselage, in the front part of which there is a pilot cabin, behind it a passenger cabin, wings with an overhead position on the fuselage with rotating nacelles and gearboxes inside them and variable-pitch propellers at the ends of the wings , rear wing with the ability to function as a stabilizer, transmission synchronizing engine shafts and propellers; characterized by a fuselage of elliptical cross-section, in which the horizontal axis is at least three times larger than the vertical; on the left side of the fuselage in the front there is an entrance with a folding staircase for the crew and passengers; the aircraft is equipped with two wings, hinged on top of the fuselage and capable of rotation from a horizontal to a vertical position using hydraulic cylinders; the first wing is installed behind the pilot's cabin, the second in the rear section, in front of the keel; engines are installed on the wings on both sides of the fuselage with the ability to rotate in opposite directions in the middle part of the console with a two-blade variable pitch propeller; The diameter of the screw is 5 percent smaller than the length of the console.; The propeller blades are trapezoidal, made of composite materials. The propeller, which has stopped rotating after landing and turning off the engine, is oriented parallel to the plane of the wing due to the bushing with the ability to be moved close to the plane of the propeller. The propeller, which has stopped rotating after landing and turning off the engine, is set to feathering mode with the ability to move the wing to a horizontal position in order to reduce windage. After gaining altitude and gaining horizontal flight speed, it is possible to turn off the rear pair of engines with the propeller installed in the plane of the wing in feathering mode. The wings are equipped with ailerons to control roll and altitude, as well as maneuver when hovering above the platform. At the rear of the fuselage there is a keel with a rudder. The landing gear layout includes a pair of struts at the rear of the fuselage with the ability to fold them into the side gondolas after takeoff and one front strut with the ability to fold them into the bottom of the fuselage. The engines are connected through couplings to bevel gearboxes, which in turn are connected by cardan shafts.

Сущность технического решения поясняется изображениями на фиг.1-4.The essence of the technical solution is illustrated by the images in Figs. 1-4.

Фиг. 1 Фронтальная проекция, взлетный режим.Fig. 1 Frontal view, takeoff mode.

Фиг. 2. Горизонтальная проекция, режим полета и стоянки.Fig. 2. Horizontal projection, flight and parking mode.

Фиг. 3. Кинематика, синхронизация валов.Fig. 3. Kinematics, shaft synchronization.

Фиг. 4. Схематическое изображение механизма горизонтальной ориентации винта.Fig. 4. Schematic representation of the mechanism for horizontal orientation of the screw.

Где 1 - фюзеляж;Where 1 is the fuselage;

2 - крыло;2 - wing;

3 - двигатель;3 - engine;

4 - воздушный винт;4 - propeller;

5 - киль с рулем поворота;5 - keel with rudder;

6 - задняя стойка шасси;6 - rear landing gear;

7 - передняя стойка шасси;7 - front landing gear;

8 - муфта;8 - coupling;

9 - карданный вал;9 - cardan shaft;

10 - конический редуктор;10 - bevel gearbox;

11 - втулка.11 - bushing.

Пример осуществления.Example implementation.

Задача изобретения пассажирского самолета вертикального взлета и посадки, а также взлета и посадки с укороченной дистанции решается путем создания самолета с фюзеляжем 1 эллиптического сечения, у которого горизонтальная ось превосходит вертикальную, не менее, чем в 3 раза, с целью увеличения полезной площади. С левой стороны фюзеляжа в передней части имеется вход с откидной лестницей для экипажа и пассажиров. Самолет оснащен двумя крыльями 2, шарнирно закрепленными сверху на фюзеляже 1 и имеющими возможность поворота с горизонтального положения до вертикального. Поворот осуществляется гидроцилиндрами. Первое крыло установлено за кабиной пилотов, второе в хвостовой части, перед килем 5. На крыльях 2 по обе стороны от фюзеляжа установлены двигатели 3 с возможностью вращения в противоположные стороны в средней части консоли с двухлопастным винтом 4 изменяемого шага. Лопасти винта трапециевидные, из композитных материалов. Диаметр винта большой (незначительно меньше длины консоли, точнее соответствует длине консоли, но меньше длины консоли на 5%), т.к. сила тяги винта зависит от диаметра винта в четвертой степени. После посадки и выключении двигателя прекративший вращение винт 4 (Фиг. 4) может быть ориентирован параллельно плоскости крыла посредством перевода втулки 11 (Фиг. 4) из положения 1 в положение 2, при необходимости может быть установлен в режим флюгирования и после этого крыло может быть переведено в горизонтальное положение с целью снижения парусности. С целью экономии топлива возможно после набора высоты и набора горизонтальной скорости полета выключение задней пары двигателей с установкой винта в плоскости крыла в режиме флюгирования. Перед посадкой двигатели вновь запускаются. Крылья оснащены элеронами для управления креном и высотой, а также маневрирования при зависании над площадкой. В хвостовой части фюзеляжа расположен киль с рулем поворота 5 (Фиг. 1,2). Самолет имеет классическую компоновку шасси: пара стоек в задней части фюзеляжа с возможностью их убрать в боковые гондолы после взлета 6 (Фиг. 1) и одна передняя стойка 7 (Фиг. 1) также убирается в днище фюзеляжа. Для безопасности полета предусмотрена синхронизация валов двигателей попарно на каждое крыло на случай отказа одного из двигателей. Двигатели 3 (Фиг. 3) через муфты 8 (Фиг. 3) соединены с коническими редукторами 10 (Фиг. 3), которые соединены карданными валами 9 (Фиг. 3). В случае отказа одного двигателя пилот в ручном режиме или автопилот включают муфту 8 и тогда работающий двигатель будет вращать винт неработающего. В нормальном рабочем режиме синхронизация отключена с целью экономии топлива и моторесурса.The problem of inventing a passenger aircraft with vertical take-off and landing, as well as take-off and landing from a shortened distance, is solved by creating an aircraft with a fuselage of 1 elliptical section, in which the horizontal axis exceeds the vertical axis by at least 3 times, in order to increase the usable area. On the left side of the fuselage in the front there is an entrance with a folding staircase for the crew and passengers. The aircraft is equipped with two wings 2, hinged on top of the fuselage 1 and capable of rotating from a horizontal to a vertical position. The rotation is carried out by hydraulic cylinders. The first wing is installed behind the cockpit, the second in the rear section, in front of the keel 5. On the wings 2 on both sides of the fuselage, engines 3 are installed with the ability to rotate in opposite directions in the middle part of the console with a two-bladed variable-pitch propeller 4. The propeller blades are trapezoidal, made of composite materials. The diameter of the screw is large (slightly less than the length of the console, more precisely corresponds to the length of the console, but less than the length of the console by 5%), because The thrust force of the propeller depends on the diameter of the propeller to the fourth power. After landing and turning off the engine, the propeller 4 (Fig. 4) that has stopped rotating can be oriented parallel to the plane of the wing by moving the sleeve 11 (Fig. 4) from position 1 to position 2, if necessary, it can be set to feathering mode and after that the wing can be moved to a horizontal position to reduce windage. In order to save fuel, after gaining altitude and gaining horizontal flight speed, it is possible to turn off the rear pair of engines with the installation of the propeller in the plane of the wing in feathering mode. Before landing, the engines are restarted. The wings are equipped with ailerons to control roll and altitude, as well as maneuver when hovering above the platform. In the rear part of the fuselage there is a keel with a rudder 5 (Fig. 1,2). The aircraft has a classic landing gear layout: a pair of struts at the rear of the fuselage with the ability to retract them into the side gondolas after takeoff 6 (Fig. 1) and one front strut 7 (Fig. 1) is also retractable into the bottom of the fuselage. For flight safety, the engine shafts are synchronized in pairs on each wing in case of failure of one of the engines. Engines 3 (Fig. 3) through couplings 8 (Fig. 3) are connected to bevel gearboxes 10 (Fig. 3), which are connected by cardan shafts 9 (Fig. 3). If one engine fails, the pilot in manual mode or the autopilot engages clutch 8 and then the running engine will rotate the propeller of the idle one. In normal operating mode, synchronization is disabled in order to save fuel and engine life.

Перед полетом крылья 2 переводятся в вертикальное положение и выключается режим ориентирования винта 4. После запуска двигателей и подъема на определенную высоту производится поворот крыльев для горизонтального полета. Посадка в обратной последовательности.Before the flight, the wings 2 are moved to a vertical position and the orientation mode of the propeller 4 is turned off. After starting the engines and rising to a certain height, the wings are rotated for horizontal flight. Landing in reverse order.

Существенными отличительными признаками заявляемого технического решения являются: фюзеляж эллиптического сечения, у которого горизонтальная ось сечения превосходит вертикальную не менее чем в три раза, два крыла верхнего расположения с возможностью поворота с горизонтального положения до вертикального, при этом первое установлено в передней части фюзеляжа, за пилотской кабиной, второе в хвостовой части, перед килем; на каждом крыле размещены по два двигателя по разные стороны от фюзеляжа в средней части консоли с двухлопастными винтами; диаметр винта на 5 процентов меньше длины консоли с лопастями трапециевидной формы из композитных материалов; самолет оснащен системой синхронизации валов двигателей.The essential distinguishing features of the proposed technical solution are: a fuselage of elliptical cross-section, in which the horizontal cross-sectional axis is at least three times larger than the vertical, two upper wings with the ability to rotate from a horizontal position to a vertical one, with the first one installed in the front part of the fuselage, behind the pilot's cabin, the second in the tail section, in front of the keel; on each wing there are two engines located on opposite sides of the fuselage in the middle part of the console with two-bladed propellers; the diameter of the propeller is 5 percent less than the length of the console with trapezoidal blades made of composite materials; The aircraft is equipped with an engine shaft synchronization system.

Указанная совокупность признаков в заявляемой конструкции обеспечивает достижение технического результата - повышение надежности при реализации возможности безаэродромного базирования пассажирского самолета, который может взлетать как с площадки с твердым покрытием с укороченной дистанцией, так и вертикально с неподготовленной грунтовой.The specified set of features in the proposed design ensures the achievement of a technical result - increased reliability when realizing the possibility of non-aerodrome basing of a passenger aircraft, which can take off both from a site with a hard surface with a shortened distance, and vertically from an unprepared ground.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫLIST OF REFERENCES USED

1. Патент РФ №2736793, автор Битуев А. Г., опубл. 20.11.2020 г.1. RF Patent No. 2736793, author Bituev A. G., publ. November 20, 2020

2. Патент РФ №2130863, автор Елистратов В. Г., опубл. 27.05.1994 г.2. RF Patent No. 2130863, author Elistratov V. G., publ. 05/27/1994

3. Патент РФ №2028964, автор Пчентлешев В. Т., опубл. 20.02.1995 г.3. RF Patent No. 2028964, author V. T. Pchentleshev, publ. 02/20/1995

4. Патент РФ №2278800, автор Шингель Л. П., опубл., 27.06.2004 г.4. RF Patent No. 2278800, author L. P. Shingel, publ., 06.27.2004

5. «Проектирование и конструирование самолетов с вертикальным взлетом и посадкой» Курочкин Ф. П., М., Машиностроение, 1997 г., стр. 107.5. “Design and construction of aircraft with vertical take-off and landing” Kurochkin F. P., M., Mechanical Engineering, 1997, p. 107.

6. «Проектирование и конструирование самолетов с вертикальным взлетом и посадкой» Курочкин Ф. П., М., Машиностроение, 1997 г., стр. 13.6. “Design and construction of aircraft with vertical take-off and landing” Kurochkin F. P., M., Mechanical Engineering, 1997, p. 13.

Claims

1. Пассажирский самолет вертикального взлета и посадки, содержащий фюзеляж, в передней части которого расположена пилотская кабина, за ней пассажирский салон, крылья с верхним расположением на фюзеляже с поворотными гондолами и редукторами внутри них и воздушными винтами с изменяемым шагом на концах крыльев, заднее крыло с возможностью функции стабилизатора, трансмиссию синхронизации валов двигателей и воздушных винтов;1. A vertical take-off and landing passenger aircraft, containing a fuselage, in the front part of which there is a pilot cabin, behind it a passenger cabin, wings with an upper location on the fuselage with rotating nacelles and gearboxes inside them and variable-pitch propellers at the ends of the wings, a rear wing with the possibility of a stabilizer function, transmission synchronizing engine shafts and propellers;

отличающийся фюзеляжем эллиптического сечения, у которого горизонтальная ось превосходит вертикальную не менее чем в три раза; с левой стороны фюзеляжа в передней части имеется вход с откидной лестницей для экипажа и пассажиров; самолет оснащен двумя крыльями, шарнирно закрепленными сверху на фюзеляже и имеющими возможность поворота с горизонтального положения до вертикального с помощью гидроцилиндров; первое крыло установлено за кабиной пилотов, второе в хвостовой части, перед килем; по обе стороны от фюзеляжа на крыльях, в средней части консоли, установлены двигатели с двухлопастным винтом изменяемого шага с возможностью вращения в противоположные стороны; диаметр винта выполнен на 5 процентов меньше, чем длина консоли.characterized by a fuselage of elliptical cross-section, in which the horizontal axis is at least three times larger than the vertical; on the left side of the fuselage in the front there is an entrance with a folding staircase for the crew and passengers; the aircraft is equipped with two wings, hinged on top of the fuselage and capable of rotation from a horizontal to a vertical position using hydraulic cylinders; the first wing is installed behind the cockpit, the second in the tail section, in front of the keel; on both sides of the fuselage on the wings, in the middle part of the console, engines with a two-bladed variable pitch propeller with the ability to rotate in opposite directions are installed; The diameter of the screw is 5 percent smaller than the length of the console.

2. Пассажирский самолет вертикального взлета и посадки по п. 1, отличающийся тем, что лопасти винта трапециевидные, из композитных материалов.2. A vertical take-off and landing passenger aircraft according to claim 1, characterized in that the propeller blades are trapezoidal and made of composite materials.

3. Пассажирский самолет вертикального взлета и посадки по п. 1, отличающийся тем, что прекративший вращение после посадки и выключения двигателя винт ориентирован параллельно плоскости крыла за счет втулки с возможностью перевода вплотную к плоскости винта.3. A vertical take-off and landing passenger aircraft according to claim 1, characterized in that the propeller that has stopped rotating after landing and turning off the engine is oriented parallel to the plane of the wing due to the bushing with the ability to be moved close to the plane of the propeller.

4. Пассажирский самолет вертикального взлета и посадки по п. 1, отличающийся тем, что прекративший вращение после посадки и выключения двигателя винт установлен в режим флюгирования с возможностью перевода крыла в горизонтальное положение с целью снижения парусности.4. A vertical take-off and landing passenger aircraft according to claim 1, characterized in that the propeller that has stopped rotating after landing and turning off the engine is set to feathering mode with the ability to move the wing to a horizontal position in order to reduce windage.

5. Пассажирский самолет вертикального взлета и посадки по п. 1, отличающийся тем, что после набора высоты и набора горизонтальной скорости полета предусмотрена возможность выключения задней пары двигателей с установкой винта в плоскости крыла в режиме флюгирования.5. A vertical take-off and landing passenger aircraft according to claim 1, characterized in that after gaining altitude and horizontal flight speed, it is possible to turn off the rear pair of engines with the propeller installed in the plane of the wing in feathering mode.

6. Пассажирский самолет вертикального взлета и посадки по п. 1, отличающийся тем, что крылья оснащены элеронами для управления креном и высотой, а также маневрирования при зависании над площадкой.6. A vertical take-off and landing passenger aircraft according to claim 1, characterized in that the wings are equipped with ailerons for controlling roll and altitude, as well as maneuvering when hovering over the platform.

7. Пассажирский самолет вертикального взлета и посадки по п. 1, отличающийся тем, что в хвостовой части фюзеляжа имеется киль с рулем поворота.7. A vertical take-off and landing passenger aircraft according to claim 1, characterized in that in the rear part of the fuselage there is a keel with a rudder.

8. Пассажирский самолет вертикального взлета и посадки по п. 1, отличающийся тем, что компоновка шасси включает пару стоек в задней части фюзеляжа с возможностью их складывания в боковые гондолы после взлета и одну переднюю стойку с возможностью складывания в днище фюзеляжа.8. A vertical take-off and landing passenger aircraft according to claim 1, characterized in that the landing gear layout includes a pair of struts at the rear of the fuselage with the ability to fold them into side gondolas after takeoff and one front strut with the ability to fold into the bottom of the fuselage.

9. Пассажирский самолет вертикального взлета и посадки по п. 1, отличающийся тем, что двигатели через муфты соединены с коническими редукторами, которые, в свою очередь, соединены карданными валами.9. A vertical take-off and landing passenger aircraft according to claim 1, characterized in that the engines are connected through couplings to bevel gearboxes, which, in turn, are connected by cardan shafts.