Конвертоплан Колибри в отличие от других конвертопланов имеет инновационный реактивный привод роторов в сочетании с авторским автоматом перекоса лопастей, что позволило избежать конструктивных ошибок допущенных в уже существующих моделях конвертопланов, высокая стоимость и исключительная сложность которых, не позволяет массово производить их.
Технология ожидает финансирования!
Описание:
Конвертоплан Колибри в отличие от других конвертопланов имеет реактивный привод роторов. При этом в разработке конвертоплана применяются отечественные серийные узлы и агрегаты, проверенные временем. Фюзеляж выполнен из композитных материалов. Несущий каркас – из авиационных марок стали .
В конструкции используется инновационный реактивный привод роторов в сочетании с авторским автоматом перекоса лопастей, что позволило избежать конструктивных ошибок допущенных в уже существующих моделях конвертопланов, таких как Bell V-22 «Osprey» – высокая стоимость и исключительная сложность которого, не позволяют массово производить его.
Сложности в конструкции конвертоплана Bell V-22 «Osprey»:
–
трансмиссия и силовая установка. Традиционная силовая установка, синхронизирующие вращение роторов валы, редукторы, угловые передачи значительно утяжеляют и усложняют конструкцию. Все это отрицательно сказывается на полезной нагрузке летательного аппарата,
–
гидравлическое управление. Дублировано троекратно,
–
система электроуправления и обеспечения бортового оборудования электричеством Дублировано троекратно.
Сложная гидравлика, электрика и электроника делает это воздушное судно – конвертоплан Bell V-22 «Osprey» необычайно дорогим и сложным в управлении и повседневной эксплуатации.
У конвертоплана Колибри с реактивным приводом роторов нет традиционной силовой установки, трансмиссии и различных редукторов как на Bell V-22 «Osprey» или AW-609.
Летает, конвертируется и управляется в полёте конвертоплан Колибри за счёт реактивного движителя и изменения вектора тяги роторов, посредством автомата перекоса, который изменяет общий и циклический шаг лопастей.
Ротор или винт конвертоплана Колибри вращается за счёт реактивного двигателя на конце лопасти.
Конвертоплан Колибри не имеет аналогов в мире и работает на сжиженном углеводородном газе (пропан-бутан), а не на стандартно принятом авиационном топливе, что в разы удешевляет эксплуатацию. Например, РТ (ГОСТ 10227-86) стоит от 50 рублей за литр, а литр сжиженного углеводородного газа – 14 рублей. Экономические показатели при эксплуатации конвертоплана Колибри в 7 раз дешевле вертолёта. Расход топлива в пределах 5 литров газа на 100 км. полёта. Стандартная комплектация позволяет иметь дальность полёта до 3500 км. По желанию заказчика дальность полёта может быть увеличена на несколько тысяч километров.
Срок службы данного конвертоплана равен сроку службы всех узлов и агрегатов, который составляет 20 лет. Единственный “расходный материал” в данной конструкции, – это подшипники, использующиеся в несущей системе, рассчитанные на 40 000 часов. Замена такого подшипника может быть произведена одним квалифицированным сотрудником в течении 5 часов.
Конвертоплан Колибри производится в 2 модификациях: 4 местная и 8 местная модификации.
Преимущества:
– простота конструкции,
– надежность технического оборудования. Используются отечественные серийные узлы и агрегаты, проверенные временем,
– безопасность. Простота конструкции и использование проверенных временем серийных узлов и агрегатов делает Колибри одним из самых надежных летательных аппаратов. На конвертоплане устанавливается четыре автоматизированных варианта защиты при аварийной посадке. Первые три варианта дают пилоту возможность в том или ином режиме посадить аппарат самостоятельно, или же система защиты самостоятельно автоматически выпускает специальный аварийный парашют,
– срок службы конвертоплана Колибри 20 лет,
– экономичность. Работает на сжиженном углеводороднодном газе – пропан-бутан. В 7 раз экономичнее обычного вертолета,
– прост в управлении,
– высокая скорость полета до 800 км/ч,
– высокая скорость набора высоты до 90 м/с в динамике,
– взлетает и приземляется с любой неподготовленной площадки размером 3х5 метров, на болотистую и поросшую кустарником высотой до 2,5 метров, на водную поверхность при волнении до 3-х баллов,
– возможность эксплуатации в условиях Крайнего Севера без дополнительных средств и систем антиобледенения,
– низкая цена по сравнению с аналогичными летательными аппаратами. Один из самых продаваемых вертолетов в своем классе Robinson R-44 стоит от 30 000 000 рублей. Минимальная цена 4-х местного варианта конвертоплана Колибри составляет 15 000 000 рублей, 8-ми местного варианта – 20 000 000 рублей,
– комфорт. Низкая вибронагруженность и незначительный по авиационным меркам уровень шума позволяют довольно комфортно осуществлять полеты на любые расстояния.
Технические характеристики:
| Характеристики: | Значение: |
| Длина, м | 6,5 |
| Ширина, м | 5,5 |
| Высота, м | 3,25 |
| Размах, м | 10,6 |
| Экипаж / пассажиры, чел. | 1 + 3 (1 + 7) |
| Масса пустого, кг | не более 200 | 550 (до 900) |
| Полный взлетный вес, кг | 800 (до 1 200) |
| Максимальная скорость, км/ч | до 800 |
| Крейсерская скорость, км/ч | 570 |
| Скороподъемность, м/сек | 30 |
| Дальность полета, км | 3500 |
| Длительность полета, час | 6,5 |
| Рабочая высота, м | до 7 000 |
| Максимальная высота, м | 8 000 |
| Максимальная мощность силовой установки, л.с. | 174 |
| Топливо | пропан/бутан – смесь |
| Расход топлива, л/час | 30 |
| Расход топлива на 100 км, л | 5 |
| Межремонтный интервал, часов | 40 000 |
Примечание: описание технологии на примере конвертоплана Колибри.
Сегодня многие видели по телевизору или в интернете сюжеты о таком интересном летательном аппарате, как конвертоплан, кто-то читал о них в журналах. Что же представляют собой эти интересные машины? Конвертопланы - это летательные аппараты, которые способны выполнять вертикальный взлет и посадку (как обычные вертолеты), но при этом в состоянии осуществлять длительный горизонтальный высокоскоростной полет, который характерен для самолетов. Так как подобные летательные аппараты в полной мере не являются ни самолетами, ни вертолетами, то это сказывается на их внешнем облике. Помимо этого тот факт, что данные летательные аппараты характеризуются различающимися режимами полета, при их создании и проектировании нередко приходится идти на компромиссные решения.
Стоит отметить, что мечты о постройке такого летательного аппарата, который был бы способен совершать вертикальный взлет и посадку, одновременно с высокоскоростным горизонтальным полетом имеют столь же давнюю историю, как и мечты о полетах вообще. Первые проекты чего-то похожего предложил в свое время еще Леонардо да Винчи. Сама идея «скрестить» достаточно быстрый, но ограниченный по полетным режимам и условиям базирования самолет и гораздо менее скоростной, но неприхотливый к местам взлета и посадки вертолет занимала умы конструкторов и военных долгие годы. Однако сколь-либо заметного развития такие аппараты смогли достичь только в последнее время.
Работы по конвертопланам - летательным аппаратам, которые за счет поворота воздушных винтов могли преобразовываться из вертолета в самолет и обратно, велись во многих странах мира. Конструкторы практически всех государств, обладавших развитой авиационной промышленностью, работали над такими машинами более полувека. Первые работы в данной области можно отнести к 1920-1930-м годам прошлого века. Над созданием конвертоплана работали в предвоенной Европе, во время войны над проектом таких машин работали в Германии. В 1970-х годах в СССР в ОКБ Миля велись работы по проекту конвертоплана Ми-30, который так и не поднялся в небо. В итоге определенных успехов в их создании добились только в США. Единственный серийно выпускаемый сегодня конвертоплан Bell V-22 Osprey находится на вооружении морской пехоты США. Его разработка компаниями Boeing и Bell заняла более 30 лет.
Проект американского конвертоплана VZ-2
По своей схеме конвертопланы можно условно поделить на 2 основных класса, каждый из которых характеризуется своей собственной спецификой и характерными для него проблемами преобразования и передачи тяги, развиваемой силовой установкой машины. Речь идет о конвертопланах с поворотным крылом и конвертопланах с поворотными винтами.
Летательные аппараты с поворотным крылом сочетают в себе характеристики многодвигательных самолетов, у которых моторы расположены на консолях крыла в фиксированном положении с возможностями вертикально взлетающих и садящихся вертолетов. Данное техническое решение позволяет достичь дальностей и скоростей полета характерных для самолетов (также возможностей по транспортировке грузов), вместе с возможностью совершения верти¬кального взлета и посадки. Во время взлета крыло данных аппарата устанавливается в вертикальное положение, а воздушные винты создают необходимую для взлета машины тягу. Во время переходного режима полета крыло постепенно возвращается в горизонтальное положение. После возвращения в горизонтальное положение вся подъемная сила создается крылом, а воздушные винты обеспечивают необходимую для горизонтального перемещения аппарата тягу.
В свое время ряд американских авиастроительных фирм, а также одна канадская компания экспериментировали с подобными аппаратами, некоторые из их экспериментов можно считать достаточно удачными. К примеру, американский конвертоплан с поворотным крылом Х-18. Конвертоплан Х-18 обладал фюзеляжем прямоугольной формы и высоко расположенным крылом небольшого размаха. В средней части крыла были смонтированы 2 мощных турбовинтовых двигателя Allison Т40-А-14 развивавших мощность в 5 500 л.с. каждый. Данные двигатели оснащались трехлопастными турбоэлектрическими винтами противоположного вращения «Кертис-Райт» (диаметр винтов составлял 4,8 метра).
Конвертоплан X-18 c поворотным крылом
Во время взлета машины «по-вертолетному» все крыло конвертоплана поворачивалось вместе с двигателями (вокруг своей продольной оси на 90 градусов). При этом для взлета аппарата с максимальной нагрузкой использовался стандартный самолетный взлет. Помимо этого, в хвостовой части летательного аппарата находился дополнительный турбореактивный двигатель Westinghouse J-34-WE, развивавший тягу в 1530 кгс. Его реактивная струя могла изменять свое направление в вертикальной плоскости, что существенно улучшало управляемость конвертоплана на малых скоростях полета.
В 1958 году был изготовлен первый и, как оказалось впоследствии, единственный опытный экземпляр Х-18. Данный конвертоплан прошел достаточно интенсивный цикл наземных испытаний, после чего в 1959 году был передан в Исследовательский центр им. Лэнгли, где 24 ноября 1959 года впервые поднялся в воздух. До завершения летных испытаний в июле 1961 года конвертоплан Х-18 успел выполнить около 20 полетов. Главной причиной окончания его испытаний и последующего свертывания программы стала неисправность в механизме изменения шага воздушного винта, которая произошла в последнем полете аппарата, а также тот факт, что его двигатели «не были взаимосвязаны». Во время одного из своих дальнейших наземных испытаний конвертоплан Х-18 был разрушен и закончил свою жизнь уже на свалке. Впрочем, стоит отметить, что данный конвертоплан позволил собрать достаточное количество данных, которые были необходимы для постройки более тяжелого и совершенного конвертоплана ХС-142, обладающего 4-мя двигателями.
Вторым наиболее распространенным типом конвертопланов можно назвать модели с поворотными винтами. Они получили более широкое распространение, по крайней мере, среди экспериментальных летательных аппаратов точно. Недостатком таких моделей в сравнении с классическими вертолетами является необходимость в наличии крыльев достаточно большого размаха. Это обусловлено тем, что на таких аппаратах чаще всего монтируются рядом 2 достаточно больших по диаметру винта. Это требует увеличения площадки, которая используется для выполнения взлета и посадки. Так как в конструкции многих конвертопланов применяются силовые установки, состоящие из нескольких двигателей, которые и приводят в движение воздушные винты, отказ одного или сразу нескольких из них может иметь катастрофические для аппарата последствия. Учитывая это, для того чтобы предотвратить катастрофу в конструкции многодвигательных конвертопланов часто можно встретить перекре¬стные трансмиссии, которые позволяют обеспечить привод нескольких воздушных винтов всего от 1 двигателя, что в свою очередь ведет к росту массы таких аппаратов.
Bell V-22 Osprey с поворотными мотогондолами
Стоит отметить, что поворотными обычно являются не сами винты, а гондолы с ними, как это реализовано на единственном серийно выпускающемся конвертоплане Bell V-22 Osprey. Данный летательный аппарат, находящийся на вооружении морской пехоты США оснащается 2-мя двигателями Rolls-Royce T406 мощностью в 6150 л.с. каждый. Двигатели расположены в специальных гондолах на концах крыла и могут поворачиваться на угол до 98 градусов. Трехлопастные винты с трапециевидными лопастями связаны между собой синхронизирующим валом, который проложен внутри крыла конвертоплана. Данный вал также позволяет Bell V-22 Osprey совершить посадку лишь с 1 работающим двигателем. С целью уменьшения массы конструкции конвертоплана около 70% аппарата изготавливается из композитных материалов на основе стекло- и углепластиков с эпоксидным связующим, что делает его конструкцию на 25% легче металлического аналога.
Поскольку данный конвертоплан должен базироваться на ограниченных по размерам площадках, он оснащен складывающимися крыльями и винтами, что позволяет уменьшить его ширину на земле до 5,51 метров. Экипаж конвретоплана состоит из 2 человек, а в его грузовом отсеке могут разместиться 24 десантника со своим вооружением. Винты конвретоплана диаметром 11,6 метра с целью снижения веса также производятся из стеклопластика
С развернутым крылом ширина Bell V-22 Osprey по концам лопастей составляет 25,78 метра. Длина его фюзеляжа - 17,48 метра. Высота машины - 5,38 метра, при вертикально установленных двигателях возрастает до 6,73 метров. Максимальная взлетная масса чуть более 27 тонн, при этом масса полезной нагрузки при использовании вертикального взлета - 5 445 кг. Масса груза на внешней подвеске составляет при использовании 2-х крюков 6 147 кг. Максимальная скорость конвертоплана в самолетном режиме полета - 483 км/ч, в вертолетном режиме - 185 км/ч. Практическая дальность полета - 1627 км.
Конвертоплан, который способен выполнять горизонтальный полет, подобно самолету и при этом может зависать, взлетать и садиться в вертикальном режиме, как вертолет. Давно смущал конструкторов свой привлекательной перспективой, увеличить скорость по сравнению с вертолётом и в тоже время, не зависеть от наличия аэродромов как самолет.
И вот к концу 1920-х годов прошлого века конструкторская мысль закипела.
Работы развернулись по двум направлениям - создания аппаратов с поворотными воздушными винтами и аппаратов с поворотным крылом.
В частности, в 1922 году американский изобретатель Генри Берлинер на базе планера истребителя «Ньюпор 23» построил летательный аппарат, оснащенный двумя воздушными винтами противоположного вращения и одним винтом изменяемого шага диаметром 30 см. Винты приводились во вращение при помощи ротативного двигателя «Бентли» BR-2 мощностью 220 л. с., установленного в носовой части фюзеляжа. Большие винты обеспечивали полет по-вертолетному, а малый позволял пилоту несколько наклонить нос машины - в результате этого большие винты также наклонялись несколько вперед и обеспечивали полет по-самолетному. Позже конструктор переоборудовал биплан в триплан (данный аппарат известен под обозначением «Модель 1924 года» и отличается также расположением наклоняющихся воздушных винтов в средней части трипланной коробки), но ему так и не удалось обеспечить приемлемую подъемную силу - аппарат поднимался максимум на 15 футов (4,6 метра).
Биплан конструкции американца Генри Берлинера
Основываясь на полученном опыте, Г. Берлинер в 1925 году построил аппарат, в целом напоминавший биплан, но оснащенный двумя воздушными винтами большого диаметра, установленными в концевых частях крыла и частично наклонявшихся вперед, позволяя, таким образом, выполнять полет как по-вертолетному, так и по-самолетному. Берлинеру удалось развить на своем аппарате скорость полета порядка 40 миль в час (около 70 км/час), но существенно увеличить высоту полета ему не удалось. Впрочем, по свидетельству очевидцев, воздушные винты наклонялись вперед не полностью - лишь на некоторый угол, позволявший аппарату совершать движение вперед, а потому данный аппарат историки авиации называют «вертолетом с поворотными винтами». В целом же концепция летательного аппарата Г. Берлинера схожа с современными конвертопланами.
16 сентября 1930 года Джордж Лебергер, проживавший в графстве Каунти, штат Нью-Джерси, получил патент США за № 1775861 на проект летательного аппарата, который и можно считать первым вариантом конвертоплана, родоначальником данного семейства. Аппарат, названный в патенте просто и незамысловато «летающая машина» («Flying Maсhine»), оснащался двумя установленными над фюзеляжем в носовой части соосными воздушными винтами разного диаметра, которые могли устанавливаться в вертикальной (по-вертолетному) или горизонтальной (по-самолетному) плоскости.
Впрочем, дальше патента у него дело не пошло. Равно как и у британского авиаконструктора Лесли Бейнса, известного конструктора планеров, спроектировавшего в 1920-е годы по заказу компании «Шорт» летающие лодки «Сингапур» и «Калькутта» и являющегося автором первого патента на самолет с крылом изменяемой стреловидности (1949 год). В 1938 году он получил патент на так называемый «вертоплан», который представлял собой летательный аппарат самолетного типа, на концевых частях крыла которого располагались мотогондолы, способные устанавливаться вертикально - для полета по-вертолетному или горизонтально винтами вперед - для полета по-самолетному. Для практической реализации своей идеи Бейнсу не хватило денег.
«Вертоплан» Лесли Бейнса
Более успешно дело обстояло у германских авиаконструкторов. С 1942 года здесь усилиями специалистов компании «Фокке-Ахгелис» разрабатывался истребитель смешанной конструкции Fa 269 - конвертоплан с поворотными винтами. Компания была образована 27 апреля 1937 года известным немецким авиаконструктором Генрихом Фокке и не менее известным в те годы немецким летчиком Гердом Ахгелисом с целью разработки и постройки вертолетов и автожиров. Наиболее известным из них стал Fw 61, совершивший первый полет 26 июня 1936 года и в последующие годы установивший ряд рекордов высоты, скорости и дальности полета для машин своего класса.
Fa 269 разрабатывался под руководством инженера Пауля Клаге с целью максимальной возможности интегрировать в одном аппарате достоинства вертолета, способного взлетать и садиться вертикально, и самолета, обладающего более высокой скоростью и лучшей топливной экономичностью. При этом работы по данной теме были начаты не на пустом месте. Еще в 1938 году инженер Симон по указанию Адольфа Рорбаха, технического директора завода авиастроительной компании «Везер Флюгцугбау Г. м. б.Х.» в Лемвердере, недалеко от Бремена, приступил к проектированию одноместного летательного аппарата с поворотным крылом, получившего обозначение WP 1003/1. Рорбах - инженер по образованию - с 1933 года самостоятельно изучал возможности создания конвертоплана, а получив в свое распоряжение завод и его КБ, решил попытаться реализовать данную идею на практике.
WP 1003/1 представлял собой моноплан со средним расположением трапециевидного поворотного крыла - поворачивались внешние половины его консолей с расположенными в их концевых частях тянущими воздушными винтами диаметром 4 метра. Винты могли поворачиваться вниз на угол почти 90 градусов. Размещенный в фюзеляже двигатель мощностью 900 л. с. должен был обеспечить конвертоплану максимальную скорость горизонтального полета порядка 650 км/час. Пилотская кабина была смещена вперед и имела остекление достаточно большой площади, что обеспечивало хороший обзор пилоту.
Что касается Fa 269, то конструктивно он представлял собой моноплан со средним расположением крыла небольшой стреловидности по передней кромке, в средней части которого были расположены два толкающих трехлопастных воздушных винта очень большого диаметра. При необходимости перейти из режима по-самолетному в режим по-вертолетному воздушные винты разворачивались вниз на угол до 85 градусов, в основном это предполагалось делать при взлете и посадке. Звездообразный двигатель воздушного охлаждения BMW 801 мощностью 1800 л. с. располагался в фюзеляже, позади пилотской кабины, и работал на воздушные винты при помощи специальной трансмиссии. Причем от разработчиков потребовалось применить на машине основные опоры шасси с длинными стойками, а также убиравшуюся в фюзеляж хвостовую опору шасси с достаточно высокой стойкой - во избежание повреждения винтов о землю (ВПП). Экипаж - один, по другим данным, два человека, располагался в достаточно просторной кабине, смещенной вперед и имевшей большую площадь остекления, в том числе для лучшего обзора вниз-вперед. Вооружение - две 30-мм пушки MK 103 или MK 108 - располагались по бокам кабины. Предусматривалась также возможность размещения 20-мм пушки MG 151/20 в специальной гондоле под фюзеляжем. В состав авионики входили радиостанции FuG 17 и FuG 25 a, изучалась возможность установки радиовысотомера - для выполнения «слепого» полета.
Техническое задание на новое «чудо-оружие» германское министерство авиации выдало компании «Фокке-Ахгелис» еще в 1941 году. Военным требовался одноместный «истребитель местной обороны». Впрочем, по другим данным, работа носила сугубо инициативный характер, но была благосклонно встречена военными. Разработка конвертоплана была завершена в 1942 году, были проведены продувки масштабной модели в аэродинамической трубе, а вскоре был построен и полноразмерный макет. Главным достоинством истребителя-конвертоплана считалась неприхотливость по базированию и оперативность действий против бомбардировочной авиации союзников, уже порядком доставшей германское военно-политическое руководство. Однако после того как во время очередного налета союзной авиации в ночь с 3 на 4 июня 1942 года макет и вся документация по проекту были уничтожены, работы по программе стали затухать, а в 1944 году проект был и вовсе закрыт. Основные причины неудачи - нехватка средств и времени (по расчетам специалистов компании-разработчика, прототип такими темпами можно было построить не ранее 1947 года), а также отсутствие требуемых для машины особых редукторов, приводов, различных механизмов и оборудования. Остается добавить, что в 1955 году в британском журнале «Флайт» вышла заметка, в которой сообщалось: в Соединенных Штатах профессор Фокке получил патент на проект конвертоплана, «разработанного в интересах правительства Бразилии». Более подробной информации по данному проекту не содержалось.
В дело вступают Соединенные Штаты
Работы в области преобразуемых летательных аппаратов не прошли незамеченными для противников Третьего рейха, тем более что основная масса документов по германским разработкам и оставшихся в живых инженеров и конструкторов попала в руки американцев и британцев - сдаваться русским бывшие создатели оружия не стремились. Причем перенимать опыт немецких инженеров на Западе начали еще в начале 1940-х годов.
Одними из тех, кто решил воспользоваться опытом немецких вертолетостроителей, стали доктор Винн Лоуренс Ле Пейдж и Хэвиленд Халл Платт, основатели компании «Платт - Ле Пейдж Эркрафт Кампани» из Эддистоуна, штат Пенсильвания. Взяв за основу проект германского вертолета Fw-61, американцы в 1941 году спроектировали двухвинтовой вертолет XR-1 A. Последний, в свою очередь, послужил опорной точкой для создания почти схожего с ним внешне конвертоплана взлетной массой 24 тонны. Принципиальное отличие состояло в том, что его воздушные винты могли поворачиваться, наклоняясь вперед, и обеспечивать машине полет по-самолетному. Причем, несмотря на то, что в железе или хотя бы в полноразмерном макете данный конвертоплан реализован не был (у него даже не появилось собственного названия), работа не пропала даром - 15 декабря 1955 года Х. Х. Платт получил патент США за № 2702168.
Конвертоплан Ле Пейджа - Платта
Следующая попытка успешно «скрестить» вертолет и самолет была предпринята в начале 1947 года специалистами компании «Трансцендентал Эркрафт Корпорейшн» из Ньюкасла, штат Делавер. На этот раз авиаконструкторам удалось создать действительно работоспособный летательный аппарат, который сумел подняться в воздух и в целом подтвердил правильность выбранных технических решений.
Инициаторами и движущей силой этого проекта стали основатели компании «Трансцендентал» Марио А. Гуэрьери и Роберт Л. Лихтен, ранее работавшие вместе в компании «Келлетт Эркрафт Кампани». Причем Лихтен ранее имел опыт работы с американскими конструкторами вертолетной техники - упомянутыми выше Ле Пейджем и Платтом - и стал активным сторонником концепции конвертопланов, а во время работы в «Келлетт» к нему присоединился Гуэрьери. Вместе они провели значительный объем исследований с целью выяснить, насколько эффективно применяемый на вертолетах несущий винт может быть использован в варианте «самолетного» воздушного винта.
Результаты, полученные в ходе данных работ, добавили Лихтену и Гуэрьери уверенности в том, что они идут правильным путем и их идея не так уж и фантастична. Единомышленники решили, что теперь им необходимо самостоятельно разработать, построить и поднять в воздух, доказав его способность летать, небольшой одноместный экспериментальный конвертоплан, получивший обозначение «Модель 1-G».
Первый в мире летающий конвертоплан «Модель 1-G»
Отличительной особенностью машины, имевшей максимальную длину 7,93 метра и взлетную массу около 800 кг, было наличие только одного поршневого двигателя - он располагался внутри фюзеляжа и работал на оба трехлопастных воздушных винта противоположного вращения (диаметр винта - 5,18 м), расположенных в концевых частях крыла размахом 6,4 метра.
Максимальная мощность четырехцилиндрового двигателя Lycoming O-290-A, размещавшегося в фюзеляже непосредственно за пилотской кабиной, достигала 160 л. с., при 3000 об./мин. Максимальная скорость полета в режиме по-самолетному - 256 км/час (винты - не более 633 об./мин.), в режиме по-вертолетному - 196 км/час (не более 240 об./мин.). Переход из одного режима в другой занимал не более 3 минут, при этом винты могли поворачиваться в пределах 82 градусов. Запас топлива позволял находиться в воздухе до 1,5 часа.
Первый построенный компанией конвертоплан разрушился во время наземных статических испытаний в 1950 году, а вот второй, который и известен под обозначением «Модель 1-G», вначале рассматривался разработчиком только как машина для наземных испытаний и лишь после получения правительственного контракта был модифицирован для проведения программы летных испытаний.
В первый полет первый в мире конвертоплан отправился 15 июня 1954 года, но только пять месяцев спустя его создатели рискнули выполнить переход из одного режима полета в другой. К тому времени оба основателя компании уже покинули ее. Лихтен - в 1948 году, а Гуэрьери - в сентябре 1952 года продал свою долю Уильяму Э. Коби, работавшему специалистом по диагностике в компании «Келлетт Эркрафт Корпорейшн». Причем Коби удалось заручиться финансовой поддержкой - пусть и небольшой - со стороны министерства обороны США. В 1952 финансовом году министерства армии и ВВС подписали с компанией контракт, согласно которому заказчики должны были получить все результаты летных испытаний новой машины. Аналогичный контракт был подписан с ВВС США в следующем, 1953 году.
Впрочем, совершив немногим более 100 полетов общей продолжительностью 60 часов, за время которых, правда, так ни разу и не был выполнен полный переход в режим по-самолетному, 20 июля 1955 года конвертоплан во время полета в режиме по-самолетному потерял управляемость и рухнул в воды Чесапикского залива. Авария произошла вблизи берега, на мелководье, и пилоту удалось спастись. Аппарат, конечно, пришлось списать.
Тем не менее возможность создания летательного аппарата нового класса была подтверждена на практике, и компания приступила к постройке второго опытного конвертоплана - «Модель 2». Он был уже двухместным, с посадкой летчиков рядом, имел взлетную массу 1020 кг, более короткий - на 1,2 метра - фюзеляж и крыло меньшего на 0,3 метра размаха. На нем был установлен шестицилиндровый двигатель One Lycoming O-435–23 мощностью 250 л. с., а полезная нагрузка достигала 304 кг.
Конвертоплан «Модель 2»
Однако министерство ВВС США вышло из проекта. Предпочтение военными было отдано альтернативному аппарату XV-3, разрабатывавшемуся компанией «Белл», а на собственные средства реализовать полностью программу испытаний было невозможно. В итоге конвертоплан «Модель 2» сумел совершить лишь несколько кратковременных полетов в режиме по-вертолетному. Программа была окончательно закрыта в 1957 году.
Знаменитые «пятидесятники»
В течение 1950-х годов ряд проектов конвертопланов был разработан и в некоторых других компаниях, но подавляющее их большинство даже не поднялось в воздух. Однако были среди этого сонма разработок и достаточно примечательные проекты, на которых стоит коротко остановиться.
В 1940–50-е годы американские военные проявляли активный интерес к летательным аппаратам с вертикальным или укороченным взлетом и посадкой, в том числе благодаря сведениям о не менее активных работах, проводившихся в Третьем рейхе. Одной из компаний, занявшихся работами в данной области, стала «Вертол Эркрафт» (бывшая «Пясецки»), которая разработала в инициативном порядке летательный аппарат «Модель 76». В 1960 году данная компания была приобретена концерном «Боинг» и стала его вертолетостроительным подразделением «Боинг Вертол».
Отличительной особенностью новой машины стало то, что в ней впервые в мире была успешно реализована техническая идея поворотного крыла. Ранее такие машины называли винтокрылами, но их тоже можно отнести к классу «конвертопланы». Конструктивно аппарат, получивший затем название VZ-2, представлял собой моноплан с установленным в центральной его части высоко расположенным крылом, с открытым ферменным фюзеляжем и с трехопорным шасси с носовой стойкой и хвостовым колесом. Он имел пилотскую кабину со сферическим фонарем от вертолета «Белл 47», за которой располагались газотурбинный двигатель Avco Lycoming YT53-L-1 и трансмиссия.
Конвертоплан VZ-2
Прямоугольное в плане крыло имело цельнометаллическую конструкцию и крепилось к фюзеляжу на шарнирах и под действием гидравлических силовых цилиндров могло поворачиваться на 90 градусов. Взлет по-вертолетному осуществлялся за счет поворота крыла и трехлопастных воздушных винтов вертикально вверх, а после достижения безопасной высоты пилот возвращал его в нормальное положение - аппарат переходил в режим по-самолетному. Хвостовое оперение - Т-образной формы, с килем большой площади. При этом для более эффективного управления при полете на малых скоростях в хвостовой части VZ-2 размещались дополнительные воздушные винты малого диаметра.
Опытную машину, сер. № 56–6943, облетали в апреле 1957 года. Первый успешный переход с одного режима на другой - в горизонтальный полет - был выполнен 23 июля 1958 года. Еще до этого компания-разработчик подписала контракт с министерствами армии и ВМС США, которые выделяли на доработку аппарата, получившего новое обозначение VZ-2 A, 850 тысяч долларов. Летные испытания вначале осуществлялись компанией-разработчиком совместно со специалистами армии США и аэрокосмическим агентством НАСА, но в 1960-х годах проект полностью передали в ведение последнего. Исследовательский центр имени С. П. Лэнгли работал с VZ-2 A до 1965 года. За время эксплуатации на аппарате было выполнено около 450 полетов и 34 полных перехода из одного режима в другой. В настоящее время аппарат находится в экспозиции Смитсоновского института.
Конвертоплан VZ-2
Другим интересным проектом стал конвертоплан, разработанный в 1959 году в кооперации специалистами компании «Вертол» и агентством НАСА. Он не получил какого-то собственного наименования и именуется просто аппарат с поворотным крылом разработки «Вертол» - НАСА (Vertol-NASA Tilt-Wing). Отличительной особенностью его было поворотное крыло, на котором располагались шесть воздушных винтов, которые должны были приводиться во вращение при помощи мотора мощностью 1000 л. с., а также двухщелевые элероны, занимавшие до 60% длины задней кромки крыла. Работы по проекту, впрочем, дальше продувок масштабной модели в аэродинамической трубе не пошли.
Совершенно другая концепция «сращивания самолета и вертолета» была отработана американскими авиаконструкторами на конвертоплане VZ-4. Его разработка осуществлялась во второй половине 1950-х годов компанией «Доак Эркрафт Кампани» из Торренса, штат Калифорния. У данного аппарата имелись поворотные воздушные винты в кольцевых насадках (каналах). Причина выбора такого варианта конструкции была проста - президент компании-разработчика, Эдмонд Р. Доак, занимался работами в области воздушных винтов, расположенных в кольцевых каналах.
VZ-4 в музее Армии США, Форт-Эстис
Свое предложение Э. Р. Доак впервые направил военным в 1950 году, но только 10 апреля 1956 года министерство армии США в лице инженерно-исследовательского командования транспортной службы подписало с ним контракт. В следующем году компания начала активные работы над аппаратом, получившим вначале внутрифирменное обозначение «Доак 16». Первый его полет состоялся 25 февраля 1958 года (зав. № 56–9642). Впоследствии конвертоплан был переименован в VZ-4 DA, конструктивно он представлял собой небольшой экспериментальный среднеплан с пилотской кабиной с тандемной посадкой двух человек (пилот и наблюдатель), с традиционным хвостовым оперением и неубирающимся трехопорным шасси с носовой стойкой. Фюзеляж конвертоплана был выполнен из сварных труб, обшивка от носа до пилотской кабины - композитная (формованный стеклопластик), а от кабины в хвост - алюминиевая. Свободнонесущее крыло и хвостовое оперение - цельнометаллические.
Главной отличительной особенностью «Доак 16», оснащенного одним турбовальным двигателем Lycoming T53-L-1 мощностью 825 л. с., было наличие поворотных воздушных винтов в кольцевых каналах (насадках), размещенных в концевых частях плоскостей крыла. Винты могли поворачиваться вперед на 90 градусов для выполнения горизонтального полета, а также отклоняться назад на 2 градуса от вертикали - при работе в режиме «по-вертолетному».
В целях максимального снижения стоимости проектирования и постройки конвертоплана Доак решил по максимуму использовать наработки других авиастроителей и конструктивные элементы с других ЛА. В частности, шасси было заимствовано с «Цессна-182», сиденья экипажа - с F-51 «Мустанг», приводы поворота винтов в кольцевых каналах - от электромоторов привода закрылков учебно-тренировочного Т-33, а руль направления - с более раннего самолета разработки «Доак».
Конвертоплан «Доак 16» был построен в единственном экземпляре (зав. № 56–9642). Его расчетная масса в пустом виде составляла 900 кг, а максимальная взлетная при вертикальном взлете - 1170 кг, однако в процессе доработки машины данные показатели выросли - до 1037 кг и 1443 кг соответственно. Максимальная скорость, согласно расчетам, должна была составить в горизонтальном полете не менее 370 км/час, скороподъемность на уровне моря - 30 м/с, практический потолок - 1830 м, продолжительность полета - около 1 часа, а дальность полета максимальная - 370 км.
Наземные испытания «Доак 16» проходили на территории муниципального аэропорта Торранс в феврале 1958 года 32 часа на стенде и 18 часов «подлетов на привязи» и рулежные испытания. 25 февраля был выполнен первый свободный полет. В июне испытания в Торрансе были закончены, и конвертоплан подвергся тщательному изучению, после чего в октябре был передан на военно-воздушную базу ВВС США Эдвардс, где прошел 50-часовые испытания, в рамках которых неоднократно выполнялся переход из одного режима в другой - в том числе на высоте 1830 метров.
После завершения испытаний армия США в сентябре 1959 года приняла конвертоплан, присвоив ему обозначение VZ-4, и передала в Исследовательский центр имени Лэнгли, принадлежащий НАСА, для проведения новых испытаний. В ходе последних выявились не только достоинства, но и ряд недостатков данной схемы. Одним из наиболее существенных была склонность аппарата задирать нос во время перехода между вертолетным и самолетным режимами. Оказались хуже ожидания и взлетно-посадочные характеристики. В ходе испытаний конвертоплан смог развить скорость 370 км/час, максимальная скороподъемность составила 20 м/с, а дальность полета - 370 км.
В конце 1960-х годов компания-разработчик вошла в период финансовых неудач и продала права и всю техдокументацию на конвертоплан VZ-4 компании «Дуглас Эркрафт», находившейся недалеко, в Лонг Бич. Но и это не помогло - в 1961 году компания «Доак» прекратила существование. «Дуглас» тем временем выполнила предварительную проработку модернизации неожиданно полученного конвертоплана, включая установку более мощного двигателя, и в 1961 году направила предложение командованию армии США. Однако ответа не последовало. Сам же конвертоплан эксплуатировался в Центре имени Лэнгли до августа 1972 года и затем был передан в Музей транспортной службы армии США в Форт-Эстисе, около Ньюпорт-Ньюс, где он и находится сегодня.
Еще одним американским экспериментальным конвертопланом с поворотным крылом стал Х-18, разработанный компанией «Хиллер» по контракту с ВВС США от февраля 1957 года. Контракт стоимостью 4 млн. долларов, предусматривал разработку, испытания конвертоплана, а также постройку 10 машин. Компания также сумела получить контракт на подобные работы и от ВМС США - адмиралам нужен был конвертоплан, способный брать груз массой до 4 тонн. В процессе постройки были активно использованы отдельные конструктивные элементы с других летательных аппаратов. В частности, фюзеляж был немного модифицированным фюзеляжем от XC-122 C компании «Чейз», а другие элементы - от военной летающей лодки R3 Y «Трейдвинд» компании «Конвэр».
Конвертопланы Х-18
Х-18 имел прямоугольный фюзеляж с высоко расположенным крылом небольшого размаха, в средней части которого были установлены два мощных, по 5500 л. с. турбовинтовых двигателя Allison Т40-А-14 с турбоэлектрическими трехлопастными воздушными винтами противоположного вращения марки «Кертис-Райт» (диаметр 4,8 метра). Причем во время взлета по-вертолетному все крыло поворачивалось вместе с двигателями (вокруг своей продольной оси на угол до 90 градусов), хотя для взлета с максимальной полезной нагрузкой применялся взлет по-самолетному. Кроме того, в хвостовой части машины находился дополнительный турбореактивный двигатель Westinghouse J-34-WE тягой 1530 кгс (15,1 кН), реактивная струя которого могла отклоняться в вертикальной плоскости, что улучшало управляемость машиной на малых скоростях.
В 1958 году был построен первый, и как оказалось - единственный, опытный аппарат, который прошел интенсивный цикл наземных испытаний и в 1959 году был передан в Исследовательский центр имени Лэнгли, где 24 ноября 1959 года выполнил свой первый свободный полет. До завершения летных испытаний в июле 1961 года конвертоплан успел совершить 20 полетов. Главной причиной завершения испытаний и последующего закрытия программы послужили неисправность в механизме изменения шага воздушного винта, возникшая в последнем полете, и тот факт, что двигатели «не были взаимосвязаны». Впрочем, он все же позволил собрать достаточный объем данных, необходимых для постройки более тяжелого конвертоплана - четырехдвигательного ХС-142. Во время одного из наземных испытаний - уже после завершения полетов, конвертоплан Х-18 был разрушен и закончил свои дни на свалке.
XC-142 A в Национальном музее ВВС США
Что касается ХС-142, то он был разработан совместно с компаниями «Воут» и «Райан» в первой половине 1960-х годов. Он оснащался четырьмя двигателями T64-GE-1 компании «Дженерал Электрик» мощностью по 2850 л. с., приводившими во вращение стеклопластиковые воздушные винты марки «Хэмилтон Стандарт» диаметром 4,7 метра. Конвертоплан, после модификации получивший обозначение ХС-142 А, предназначался для перевозки до 3500 кг грузов или подразделений десантников. В общей сложности было построено 5 аппаратов, первый был облетан 29 сентября 1964 года, а 11 января 1965 года в полете был впервые выполнен переход между режимами: взлет вертикально, полет горизонтально и посадка вертикально.
Первый XC-142 A был передан ВВС США в июле 1965 года. В ходе последующих летных испытаний пять построенных опытных машин налетали 420 часов (488 полетов, привлекалось 39 военных и гражданских летчиков), включая взлеты/посадки на палубу кораблей, участие в поисково-спасательных учениях, выброске парашютистов и сброс грузов на малой высоте. Конвертоплан имел максимальную взлетную массу 20227 кг, масса пустого - 10270 кг, и мог брать полезную нагрузку массой 3336 кг (32 десантника в полной экипировке или 24 носилочных раненых при 4 сопровождающих).
В ходе испытаний и опытной эксплуатации четыре конвертоплана были разбиты. Министерство ВВС США в 1966 году предварительно заявило о намерении закупить партию серийных конвертопланов С-142 В, но до контракта дело не дошло, и оставшийся экземпляр (зав. № 65–5924) был передан НАСА, где эксплуатировался с мая 1966 по май 1970 года. Предлагался гражданский вариант, «Даунтаунер», рассчитанный на перевозку 40–50 пассажиров на скорости 470 км/час при работе только двух двигателей. Однако эта идея также реализована не была.
Одновременно с работами по ХС-142 А другая компания, «Кертис-Райт», осуществляла работы по конвертоплану Х-100, отличительной особенностью которого было наличие двух несущих винтов. Одноместный Х-100, равно как и ряд других конвертопланов, представлял собой относительно недорогой экспериментальный аппарат, разработанный для оценки технической реализуемости создания и эффективной эксплуатации летательного аппарата с поворотными винтами.
Конвертоплан Х-100
Х-100 имел один турбовинтовой двигатель Lycoming YT53-L-1 мощностью 825 л. с., который размещался в фюзеляже и приводил в движение оба поворотных винта, тогда как балансировка в режиме висения и при полете на малых скоростях обеспечивалась при помощи управляемого реактивного сопла, расположенного в хвостовой части машины. Главной задачей в рамках программы Х-100 была отработка схемы конвертоплана с поворотными винтами, что было необходимо для разработки и постройки более важного аппарата данного типа, вначале получившего обозначение М-100, а затем - Х-19. Также предстояло отработать вопросы создания стеклопластиковых лопастей винтов.
Работы по Х-100 были начаты в феврале 1958 года, в октябре того же года были начаты интенсивные продувки в аэродинамической трубе. 12 сентября 1959 года он совершил первое висение, а 13 апреля 1960 года - выполнен первый переход из одного режима в другой. Однако в последующих испытаниях выяснилось, что летные характеристики конвертоплана не вполне удовлетворительные, а система балансировки и управления на малых скоростях полета не отвечает предъявленным требованиям.
С другой стороны, реализуемость концепции Х-100 была вполне доказана, что побудило разработчиков перейти к работам по более тяжелому конвертоплану Х-19. 21 июля 1960 года испытания Х-100 были завершены, и аппарат был перевезен в Исследовательский центр НАСА имени Лэнгли, а затем был подарен Национальному музею авиации и космонавтики при Смитсоновском институте.
Конвертоплан Х-19
Конвертоплан М-200 (от Model 200) имел фюзеляж «самолетного» типа и два тандемных крыла малого размаха, на законцовках которых находились поворотные воздушные винты диаметром 3,96 метра каждый, приводившиеся во вращение двумя турбовальными двигателями Lycoming T55-L-5 мощностью по 2620 л. с. На случай выхода из строя одного двигателя перекрестная трансмиссия обеспечивала привод всех четырех воздушных винтов от другого. Министерство обороны США рассматривало возможность использования данного конвертоплана в роли разведывательного и транспортного. Машина была облетана 26 июня 1964 года, после чего ее передали для дальнейших испытаний в ВВС США. Ей присвоили новое обозначение X-19. Впрочем, как и в случае с X-100, полученные характеристики оказались хуже ожидаемых. 25 августа 1965 года X-19 разбился в очередном полете.
«Великолепная «Тройка» от компании «Белл»
Одним из решающих, поворотных проектов в истории конвертопланостроения стал аппарат XV-3, разработанный компанией «Белл Эркрафт». Первым ее опытом в данной области стал разработанный в инициативном порядке конвертоплан «Модель 50» Конверт-О-Плейн, за которым последовала целая серия проектов, большая часть из которых, впрочем, далее чертежной доски так и не продвинулась.
Однако затем настал и ее звездный час - компания стала фаворитом в тендере, объявленном в 1950 году командованиями армии и ВВС США в рамках программы создания транспортного конвертоплана (Convertible Aircraft Program). В следующем году компания получила контракт на постройку и проведение всесторонних испытаний двух машин типа XV-3 «Конвертиплэйн».
Восстановленный конвертоплан XV-3
XV-3 представлял собой небольшой конвертоплан со взлетной массой 2177 кг, длиной 9,25 метра и размахом крыла 9,55 метра. Экипаж состоял из двух пилотов, располагавшихся по схеме «тандем». Мощность расположенного в фюзеляже двигателя составляла 450 л. с. Машина имела два трехлопастных винта, которые устанавливались в расположенных на концах крыла гондолах - на особых поворотных устройствах. Перевод винтов из вертикального положения в горизонтальное осуществлялся механически и занимал не более 10 секунд.
Наземные испытания машины стартовали в начале 1955 года на заводе компании в городе Херст, штат Техас. Затем дошла очередь и до летных испытаний - первая машина (Ship 1) поднялась в воздух 11 августа 1955 года, но во время 18-го полета она потерпела небольшую аварию. К счастью, тогда обошлось без жертв. Первый раз смена режимов была выполнена 11 июля 1956 года, но уже 25 октября во время очередной попытки произошла авария - машина разбилась, а пилот получил серьезные травмы.
Во время испытаний очень быстро выяснилось, что машина имеет массу недоработок. Частично они были устранены на втором экземпляре (Ship 2). 18 декабря 1958 года на нем был успешно осуществлен переход из одного режима полета в другой, после чего машину передали для испытаний ВВС и НАСА, за время которых 11 пилотов налетали на XV-3 в общей сложности 125 часов в 250 полетах, выполнив 110 «полных переходов». Кроме того, были отработаны различные варианты взлета и посадки. Так, например, при взлете с укороченным разбегом машина на скорости около 57 км/ч поднималась в воздух при пробеге всего 61 метра (винты устанавливались под углом 80 градусов к горизонту). Летчикам-испытателям удалось достичь на XV-3 высоты 3750 м и развить скорость 213 км/ч, а также отработать посадку на режиме авторотации.
В конечном итоге постройка и испытания двух XV-3 явились важным этапом в мировом авиастроении. Однако успех был только частичным: была доказана сама возможность постройки конвертоплана, но практическую ценность он представлять, по сути, не мог.
Конвертоплан XV-3 во время испытательного полета
Дальнейшая судьба конвертоплана весьма занимательна. В конце 1966 года оставшийся XV-3, зав. № 54–148, был перевезен на площадку хранения летательных аппаратов на военно-воздушной базе ВВС США Дэвис-Монтан в Таксоне, штат Аризона, и почти на два десятка лет о нем забыли. Лишь в 1984 году специалисты из группы проектирования конвертоплана XV-15, разработкой которого занималась компания «Белл», разыскали его в Авиационном музее армии США в Форт-Рукере, штат Алабама. Аппарат восстановили в декабре 1986 года, после чего разобрали и законсервировали в крытом ангаре, где он оставался еще два десятилетия. Наконец 22 января 2004 года XV-3 был перевезен на завод № 6 компании «Белл» в Арлингтоне, штат Техас, и специалисты предприятия приступили к его восстановлению под руководством бывшего инженера программы XV-3 Чарльза Дэвиса. Еще через два года XV-3 занял свое место в экспозиции Национального музея ВВС США в Дейтоне, штат Огайо, где и находится поныне.
Конвертопланы в СССР
Конвертоплан Ми-30 в горизонтальном полете
Советские конструкторы, реально оценивая большое количество сложностей, связанных с разработкой преобразуемого аппарата, достаточно длительное время относились к разнообразным «сомнительным» проектам скептически, но тем не менее работы по проектам конвертопланов были и в СССР.
В частности в КБ Миля. Ми-30 – это советский проект многоцелевого конвертоплана, разработка которого началась в 1972 году в МВЗ им. М. Л. Миля, руководителем проекта был М. Н. Тищенко. Внутри КБ у данной конструкционной схемы было собственное обозначение «винтоплан». Главной задачей при создании Ми-30 было обеспечение таких параметров, как дальность и скорость полета, которые превзошли бы показатели вертолётов аналогичного класса.
Конвертоплан Ми-30 рассматривался создателями в качестве перспективной замены многоцелевому вертолету Ми-8. В изначальном проекте Ми-30 был рассчитан на перевозку 2 тонн груза и 19 пассажиров, но в дальнейшем грузоподъемность машины была увеличена до 3-5 тонн, а пассажировместимость доведена до 32 человек.
В 1972 году конструкторы МВЗ им. М. Л. Миля в инициативном порядке создали проект-предложение транспортно-пассажирского конвертоплана, получившего название Ми-30. По имеющейся в СССР терминологии он первоначально назывался вертолетом-самолетом, но позднее милевцы придумали ему свое собственное обозначение – винтоплан. Главной задачей при проектировании Ми-30 было обеспечение летно-технических параметров, в первую очередь дальности и скорости полета. Первоначально он должен был перевозить до 2 тонн груза и 19 человек десанта.
В качестве силовой установки для новой машины планировалось использовать 2 двигателя ТВ3-117, размещенных над грузовой кабиной, двигатели должны были приводить в действие с помощью трансмиссии 2 несуще-тянущих винта, имеющих диаметр в 11 м. каждый. Винты были расположены по концам консолей крыла. Расчетная скорость полета Ми-30 оценивалась в 500-600 км/ч, а дальность полета должна была составить 800 км. Взлетная масса машины – 10,6 т. К исследованиям в рамках реализации данной программы милевцы смогли подключить ЦАГИ. Вскоре совместными усилиями была начата постройка аэродинамического стенда для проведения испытаний модели винта. В то же время конструкторы ОКБ Миля создали экспериментальную летающую радиоуправляемую модель винтоплана, чтобы в полете изучить переходные режимы, управляемость и устойчивость аппарата.
В процессе разработки заказчик захотел увеличить грузоподъемность Ми-30 до 3-5 тонн, а пассажировместимость довести до 32 человек. В результате этого проект винтоплана был переделан под использование 3-х форсированных двигателей ТВ3-117Ф. При этом диаметр несуще-тянущих винтов вырос до 12,5 м., а взлетная масса Ми-30 до 15,5 т. К началу 1980-х годов конструкторы и ученые из МВЗ успели проработать ряд возможных схем, компоновок и конструкций агрегатов машины, провели основательные аналитические исследования проблем динамики конструкции, аэроупругости, динамики полета и аэродинамики, характерной для преобразуемых аппаратов.
Учитывая глубину проработки проекта, имеющийся многолетний заводской опыт решения трудных задач, Комиссия Президиума Совмина СССР по вопросам вооружения в августе 1981 года издала постановление о создании вертолета Ми-30 с преобразуемой несущей системой (винтоплана). Созданное техническое предложение было представлено на рассмотрение заказчика и институтов МАП. Военные одобрили создание машины, но потребовали поставить на винтоплан более мощные двигатели – 2 двигателя Д-136, расчетная масса конвертоплана возросла до 30 т.
В итоге создание Ми-30 было включено в госпрограмму вооружения на 1986-1995 годы. Но распад СССР и возникшими экономическими трудностями, поставили крест на винтоплане Ми-30 и он так и не выбрался из стадии проведения аналитическо-конструкторских исследований. В последний год существования СССР специалисты ОКБ проектировали 3 различных винтоплана: Ми-30С, Ми-30Д и Ми-30Л, обладавших грузоподъемностью в 3,2, 2,5 и 0,95 тонн соответственно и пассажировместимостью в 21, 11 и 7 человек. Первые 2 конвертоплана имели максимальную взлетную массу в 13 т. их планировалось оснастить силовыми установками из 2-х двигателей ТВ7-117, а третий Ми-30Л (массой 3,75 т.) силовой установкой из 2-х АЛ-34. Велись работы и над созданием боевых вариантов.
В начале 1990-х годов изучалась возможность участия МВЗ им. М. Л. Миля в европейских проектах и программах, в том числе «Еврофар» и «Эврика», которые были направлены на создание конвертопланов аналогичных Ми-30. Но в то время в России еще не было условий для организации такого рода совместных проектов.
И зделие американских производителей авиационной техники «Боинга» (Boeing) и «Бэлл Хеликоптер» (Bell Helicopter) V-22 Osprey – первый серийный военный самолет с опрокидывающимся ротором (конвертоплан). «Оспрей», или «Оспри» (скопа) имеет возможность совершать вертикальные взлет и посадку, а также стартовать или приземляться, используя короткую рулежную дорожку. Целью разработки аппарата было объединение возможностей высокоскоростного вертолета и турбовинтового самолета с большой дальностью полета.
Историческая ретроспектива и текущее положение V-22 Osprey
Вооруженные силы Соединенных Штатов в 1980 году предприняли неудачную попытку по освобождению американских заложников в Иране. Операция показала, что задействованные в ней вертолеты не соответствовали задачам миссии. Это привело к потребности в воздушном аппарате, способном не только вертикально взлетать и приземляться, но и лететь быстрее, выше и дальше обычного вертолета.
Реакцией на эти требования стал инициированный в 1981 году министерством обороны США проект «Экспериментальный самолет вертикального взлета и посадки» (Joint-service Vertical Take-off/Landing Experimental Aircraft, JVX ). В итоге все завершилось разработкой двух вариантов конвертоплана Osprey: MV-22 для ВМС и корпуса морской пехоты и CV-22 для ВВС США.
В целом за период от начала проекта JVX до поступления первых образцов CV-22 «Osprey» в войска прошло около 29 лет. Очевидно, что V-22 «Osprey» не стал исключением из правил, а только подтверждает известный постулат. Реализация проектов в области современной сложной военной авиационной техники требует десятилетий работы. Расширенная же реализация программы V-22 «Osprey» привела к тому, что уже на вводном этапе проекта возникла необходимость проведения первых мероприятий по устранению устаревания.
По мнению экспертов, не простыми для становления конвертоплана были также приблизительно 15 лет, между первым полетом и решением о начале серийного производства. С одной стороны, в это время разработчики столкнулись с особыми техническими вызовами и связанными с ними временными неудачами. С другой, V-22 Osprey пришлось преодолевать значительное политическое сопротивление, в том числе со стороны руководства министерства обороны США.
Экономический аспект
Согласно публикациям СМИ, экономический успех программы до сих пор нельзя оценить окончательно. Прежде всего, не все строящиеся V-22 «Osprey» поставлены заказчикам. Кроме того, еще существуют перспективы дополнительных экспортных контрактов.
К началу серийного производства в 2005 году вооруженные силы США в общей сложности планировали закупить 458 машин V-22 «Osprey» в различных вариантах. В процессе изменений оборонного бюджета это количество уменьшилось. По состоянию на 2013 год еще осталось около половины первоначального плана. На конец 2014 года поставлено более 200 конвертопланов.
До сих пор единственным экспортным покупателем остается Япония. В 2014 году министерство обороны этой страны приняло решение о приобретении 17 V-22. Японский парламент в 2015 году утвердил ассигнования на закупку первоначально пяти машин. Первый конвертоплан передан заказчику в августе 2017 года.
Интерес к V-22 демонстрируют также Индия и Южная Корея. Сообщается о переговорах с обоими государствами. Однако, ни обсуждаемое количество техники, ни перспективы заключения контрактов не сообщаются. Аналогично ситуация развивалась с Израилем и Объединенными Арабскими Эмиратами. Причем, в случае Израиля переговоры достигли достаточного прогресса. Тем не менее, в итоге обе страны остановились на использовании обычных вертолетов.
Модернизация конвертоплана
Компании Bell и Boeing в настоящее время активно интегрируют в свое изделие новые возможности, чем стараются поддерживать повышенный интерес к V-22 «Osprey» у национальных покупателей.
Так, производителю удалось доказать пригодность V-22 к транспортировке двигателей самолета F-35. Это усилило интерес ВМС и корпуса морской пехоты США (возможно и Британии) к применению V-22 Osprey в рамках перебросок с берега на борт авианосца (Carrier Onboard Delivery, COD ).
Производителем по собственной инициативе разработана технология заправки топливом в воздухе с применением V-22 Osprey. Нововведение должно позволить морской пехоте США осуществлять заправки в воздухе, используя в качестве базы их десантные корабли. Это значительно повысит боевые возможности F-35B морской пехоты. Открывающиеся перспективы подобны доступу к ресурсам авианосца или наземным средствам воздушной заправки.
Другие текущие мероприятия программы сосредоточены на улучшении логистической доступности V-22 «Osprey». В частности, в 2015 году начато строительство так называемого центра оперативной готовности V-22 «Osprey» (Readiness Operations Center ). Центр должен улучшить эффективность парка этих машин за счет объединения технических и логистических показателей. Организация подобна похожей автоматизированной логистической информационной системе (Automatic Logistics Information System, ALIS ) для самолета F-35.
Технические характеристики и вооружение V-22 Osprey
V-22 Osprey имеет по одному поворотному турбовинтовому двигателю с передаточным механизмом и ротором (винтом) на конце каждого крыла. Для взлета и посадка двигатель устанавливается вертикально, а роторы – горизонтально, как у вертолета (вертолетный режим).
При переходе в полет по маршруту оба двигателя в течение 12 секунд наклоняются вперед на 90 градусов. В результате V-22 Osprey превращается в двухмоторный турбовинтовой самолет (самолетный режим полета). В среднем V-22 более 75% времени своего полета эксплуатируется в самолетном режиме. Для взлетов и посадок с короткой рулежной дорожки приводные устройства наклоняются вперед под углом около 45 градусов.
На машину устанавливаются два двигателя Rolls-Royce AE 1107C. Отмечается, что усилия по интеграции альтернативного типа двигателя, до сих пор не дали результата. Через соединительный вал и связанный с ним передаточный механизм в случае неисправности одного из двигателей другой способен вращать оба винта. Однако, в этом состоянии V-22 «Osprey» не может зависать. Отказ одного из двух турбовинтовых двигателей приводит к отключению обоих и аварийной посадке, поскольку винты не могут вставать по ветру.
Кроме того, выполнено требование заказчика по минимизации пространства, занимаемого V-22 на борту корабля. Его крылья, двигатели и винты в сложенном состоянии располагаются вдоль продольной оси самолета. Сложная механика двигателей и возможность трансформации стали сложнейшими техническими вызовами, которые пришлось преодолеть в ходе разработки V-22 «Osprey».
V-22 имеет современное остекление и систему управления кабиной, а также обширное навигационное и коммуникационное оборудование. В частности, автопилот позволяет переводить полет по маршруту в положение зависания на высоте 15 м. При этом, внешнее программирование системы со стороны экипажа не требуется.
Контроль осуществляется через тройную избыточную электродистанционную систему управления полетом (Fly-by-Wire-System ). Система считается достаточной для общего механического регулирования лопастей в вертолетном режиме. В самолетном режиме V-22 Osprey управляется с использованием флаперонов, рулей направления и высоты.
Фюзеляж машины не герметичен. Это означает, что экипаж и пассажиры на высотах выше 10 тыс. футов (более 3 тыс. м) должны надевать кислородные маски.
Вооружение V-22 Osprey
Изначально, в качестве единственного вооружения самолета предусмотрен установленный на кормовой рампе пулемет (7,65 или 12,5 мм). Такое решение было раскритиковано. После этого, часть MV-22 получила временную оборонительную систему вооружения (Interim Defense Weapon System, IDWS ), разработанную компанией BAE Systems.
Данная дистанционно управляемая система вооружения состоит из размещенной под фюзеляжем вращающейся башни с автоматическим оружием, одного ТВ/ИК-датчика и станции управления внутри самолета. В частности, с 2009 года система поступала для МV-22, применявшихся в Афганистане. Однако, она ограничивала на 360 кг возможную полезную нагрузку и не могла использоваться согласно всем требованиям. В итоге от ее использования отказались.
Согласно публикациям, с 2014 года рассматривается возможность оснащения конвертоплана новым наступательным вооружением. Речь идет не о создании еще одной наступательной воздушной платформы, а о повышении пригодности к проведению операций по поддержке сил специального назначения (СпН).
Соображения в первую очередь направлены на высокоточное оружие класса «воздух-земля». Например, ракеты AGM-114 «Хеллфаер» (Hellfire), AGM-176 «Грффин» (Griffin), единую ракету «воздух-земля» или легкие планирующие бомбы (например, GBU-53 B SDBII). Интеграция оружия такого рода требует монтажа двух пилонов под передней частью фюзеляжа и установку системы лазерной подсветки цели (L-3 Wescam MX-15). Компании Bell и Boeing уже в ноябре 2014 года за свой счет провели первые испытания по интеграции такого оружия.
Sp-force-hide { display: none;}.sp-form { display: block; background: rgba(235, 233, 217, 1); padding: 5px; width: 630px; max-width: 100%; border-radius: 0px; -moz-border-radius: 0px; -webkit-border-radius: 0px; border-color: #dddddd; border-style: solid; border-width: 1px; font-family: Arial, "Helvetica Neue", sans-serif; background-repeat: no-repeat; background-position: center; background-size: auto;}.sp-form input { display: inline-block; opacity: 1; visibility: visible;}.sp-form .sp-form-fields-wrapper { margin: 0 auto; width: 620px;}.sp-form .sp-form-control { background: #ffffff; border-color: #cccccc; border-style: solid; border-width: 1px; font-size: 15px; padding-left: 8.75px; padding-right: 8.75px; border-radius: 4px; -moz-border-radius: 4px; -webkit-border-radius: 4px; height: 35px; width: 100%;}.sp-form .sp-field label { color: #444444; font-size: 13px; font-style: normal; font-weight: bold;}.sp-form .sp-button { border-radius: 4px; -moz-border-radius: 4px; -webkit-border-radius: 4px; background-color: #0089bf; color: #ffffff; width: auto; font-weight: 700; font-style: normal; font-family: Arial, sans-serif; box-shadow: none; -moz-box-shadow: none; -webkit-box-shadow: none; background: linear-gradient(to top, #005d82 , #00b5fc);}.sp-form .sp-button-container { text-align: left;}
Боевые возможности
Подобно средним и тяжелым транспортным вертолетам V-22 Osprey также вносит свой вклад в выполнение следующих задач оперативно-тактического воздушного транспорта:
- логистический воздушный транспорт (переброска и обеспечение сил);
- воздушная мобильность сухопутных войск;
- воздушная транспортировка раненных (MedEvac );
- спасение и возвращение личного состава (восстановление персонала, Personnel Recovery, PR ), включая поиск и спасение в боевой обстановке (Combat Search and Rescue, CSAR );
- военные эвакуационные операции (MilEvacOp );
- тактическая поддержка сил СпН (SOF Air ).
Как полагают специалисты, предъявляемые требования: летать быстрее, выше и дальше, чем вертолет – V-22 «Osprey» выполняет без вопросов. Его максимальная и крейсерская скорости (около 180 км/ч, 100 узлов) выше соответствующих значений для более тяжелых вертолетов: модели CH-47F или CH-53K, от компаний «Боинг» и «Сикорский» (Sikorsky) соответственно. Практический потолок незначительно выше 6 тыс. м (20 000 футов).
Поскольку V-22 Osprey на маршруте действует в самолетном режиме, дальность полета без дозаправки топливом в воздухе или внутренних дополнительных баков достигает 1 627 км для MV-22 Osprey. Это значительно выше возможностей вертолетов. Аналогичный параметр вертолета с увеличенной дальностью CH-47F ER (Extended Range ) достигает 998 км. При дозаправке в воздухе конвертоплан во время учений и в ходе операций демонстрировал возможность преодолевать расстояния, на которые ни один вертолет не стал бы использоваться. Во-первых, из-за значительно большей потребности времени в связи с более низкой скоростью полета. Во-вторых, по технико-логистическим основаниям.
Принимая во внимание наибольшую полезную нагрузку (9070 кг в грузовом отсеке и 6800 кг на внешней подвеске), V-22 Osprey, рассматривается западными военными и техническими специалистами, как улучшение серии вертолетов, применявшихся ранее в аналогичном спектре задач. Однако, их использование ввиду пиковых значений нагрузок не целесообразно. В качестве стандарта в этом случае приводится CH-53K. Подобные же оценки относится к объему грузового отсека конвертоплана.
Исходя из показателей скорости, дальности и полезной нагрузки, V-22 Osprey, по мнению экспертов, особенно подходит для тактической поддержки сил СпН, операций по эвакуации, для восстановления персонала, CSAR и MedEvac. Его полезной нагрузки в основном достаточно, чтобы перевозить необходимый личный состав и материальные средства для пехотных операций.
Дальность полета V-22 гарантирует доступ к удаленным местам боевых действий, обеспечивает возможность быстрой группировки силы, дислоцированных в далеко расположенных друг от друга исходных точках. Его скорость поддерживает неожиданность и инициативу, повышает возможность длительных автономных действий. Конвертоплан «сжимает» время и пространство операций и позволяет завершать критические процессы в установленные сроки (например, используя так называемый «золотой час» в воздушных медико-эвакуационных операциях).
Критические точки
По замечаниям экспертов, программа V-22 Osprey на протяжении своего развития регулярно подвергается интенсивной критике и отторжению.
В 1989-1992 годах министр обороны США Дик ЧЕЙНИ (Dick CHENEY) и конгресс США спорили относительно финансирования проекта, который министр обороны считал расходным. Снова и снова возникают сомнения в эффективности, надежности и безопасность полетов. Журнал «Тайм Мэгезин» (Time Magazine) в октябре 2007 года осудил V-22 Osprey, как «небезопасный, завышенный и полностью не адекватный».
В 2015 году Израиль и Объединенные Арабские Эмираты, несмотря на первоначальный интерес, отказались от закупок V-22 Osprey. Очевидно, они пришли к выводу, что обычные вертолеты являются более подходящим решением для их оперативных целей.
Согласно независимым источникам, насколько обоснованы претензии в деталях, тяжело судить только по открытым данным. Поскольку, как критики, так и сторонники V-22 в армии США, в промышленности, в политике и СМИ выступают с утверждениями, которые чрезвычайно редко предъявляют понятные фактические аргументы. (Не в последнюю очередь это происходит потому, что многие сведения составляют военную тайну или промышленную интеллектуальную собственность.) Цифры подаются без расчетной базы, что делает сравнения не точными или не возможными.
Ниже приведены оценки двух наиболее часто критикуемых аспектов программы конвертоплана.
Стоимость V-22 Osprey
Цена закупки изделия в комплекте (Flyaway Cost ) для одного V-22 «Osprey» в 2015 финансовом году составляла 72,1 млн. долл. США. Для сопоставимых обычных вертолетов этот показатель равняется примерно половине этой суммы (от 35 до 40 млн. долл.).
Вместе с тем, счетная палата США (GAO) примерно в то же время (2014 год), ожидала, что цена за один CH-53K могла бы составлять около 91 млн. долл. (без исследований и разработок, базируясь на 200 произведенных экземплярах). Исходя из этого, утверждение, что современные традиционные вертолеты в принципе дешевле, чем самолет-конвертоплан – не однозначно.
Ожидалось также, что сравнительно высокая механическая и электронная сложность V-22 Osprey приведет к очень высоким эксплуатационным расходам. В 2015 году финансовые затраты одного часа полета V-22 Osprey составляли 9-10 тыс. долл. США. Как это сопоставимо с затратами для обычных вертолетов решить не просто. Доступные данные для расчетов затрат часа полета воздушных судов включают многие ситуационные параметры (возраст и уровень состояния судна, интенсивность эксплуатации, эффективность организации обслуживания и т.д.). Так, имеющаяся на 2007 год информация говорит, что цена часа полета CH-53E составляла около 20 тыс. долл.
Безопасность полетов
История авиационных происшествий V-22 «Osprey» включает девять катастроф, которые унесли 39 человеческих жизней. Из этих происшествий четыре, с 30 погибшими, произошли на этапе тестирования в период с 1991 по 2000 год. Остальные пять, с девятью смертями, — после 2007 года на этапе эксплуатации.
Кроме того, произошел ряд полетных инцидентов с менее серьезными последствиями. Аварии и происшествия внесли значительный вклад в то, что V-22 Osprey по крайней мере, временно, не считался достаточно безопасным. Так, летные происшествия стали основой протестов жителей японской Окинавы в июле 2012 года против размещения V-22 Osprey на острове.
Опасения в отношении безопасности полетов V-22 Osprey вращались, в частности, вокруг поведение конвертоплана во время авторотации и его предрасположенности к так называемому состоянию тороидального вихря (Vortex Ring State, VRS ).
Самолет после отказа обоих двигателей (происходит очень редко), используя авторотацию должен совершать безопасную посадку. Это, однако, осложняется тем, что его винты имеют более низкую инерцию и, следовательно, более низкую способность для авторотации, чем роторы обычного вертолета. Это делает аварийные посадки из положения зависания ниже 500 м очень опасными, поскольку такие высоты слишком малы для использования планирующих возможностей крыльев.
По крайней мере, один случай (8 апреля 2000 года) приписывается влиянию VRS. При этом, специалисты отмечают, что эффект VRS может произойти со всеми типами винтокрылых, если при вертикальном спуске превышены определенные параметры снижения.
Летные испытания показали, что V-22 Osprey не особенно уязвим для VRS. В этом состоянии он сложнее управляем, чем обычный вертолет. Корпус морской пехоты вследствие этой аварии изменил летную подготовку, инструкции и процедуры. На самолет были установлены более совершенные контрольно-измерительные приборы, чтобы помочь летающим экипажам избегать появления VRS.
Согласно статистике, в ноябре 2017 года ВМС США достигли 400 тыс. часов налета на V-22 Osprey. Многие из них были проведены в сложных условиях боевых действий. В феврале 2011 года развернутые в Афганистане МВ-22 превысили 100 тыс. часов налета. По их итогам тогдашний командующим корпусом морской пехоты США генерал Джеймс АМОС (James AMOS) оценил эту модель, как «самый безопасный или почти безопасный самолет» в его арсенале.
В целом, согласно независимым оценкам, история аварии V-22 Osprey с сегодняшней точки зрения, не дает каких-либо оснований считать его особенно небезопасным самолетом. Необходимость внимательного отношения к техническим и летным особенностям конвертоплана не является в военной авиации чем-то необычным.
В итоге, вывод относительно результатов программы V-22 Osprey свидетельствует, что эта модель выполняет тот спектр задач, для которой она разрабатывалась. Более того, основываясь на опыте V-22, компания Bells, участвуя в конкурсе программы армии США «Будущая система вертикального взлета» (Future Vertical Lift Programm ) снова разрабатывает конвертоплан.
По материалам журнала «Europäische Sicherheit &Technik»
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к транспортному машиностроению, а более конкретно к конвертопланам, имеющим подъемные роторы, подобно вертолетам поперечной схемы для вертикального взлета и посадки и для полета по самолетному после конвертации аппарата.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известен конвертоплан, названный самолетом вертикального взлета и посадки (СВВП) V-22 «Оспри», содержащий фюзеляж, крылья и стабилизатор с рулевыми поверхностями, установленные по самолетной схеме, снабженный гидравлическим приводом поворота роторов для конвертации и управления аппаратом .
а) общая масса конвертоплана (главным образом за счет тяжеловесных двигателей, синхронизирующего вала и угловых редукторов, гидравлического привода управления конвертации и управления автомата перекоса (АП)) велика;
б) неподвижное горизонтально расположенное крыло создает большое затеняющее сопротивление при обдуве его роторами в вертолетном режиме при вертикальном взлете и посадке.
Следствием этого являются следующие недостатки:
а) отсутствие возможности посадки конвертоплана на воду;
б) масса полезной нагрузки при вертикальном взлете и посадке составляет всего 25% от снаряженной массы;
в) наличие синхронизирующего вала и угловых редукторов усложняет и утяжеляет конструкцию, требует дополнительный отбор мощности силовых установок для функционирования, снижает надежность за счет усложнения конструкции;
г) гидравлические приводы конвертации и управления автоматами перекоса требуют дополнительного отбора мощности силовых установок, как следствие,
д) повышенный расход топлива в режиме взлета, посадки, всего полета.
Известен также экспериментальный конвертоплан, называемый самолетом вертикального взлета и посадки (СВВП) «ХС-142А» , содержащий фюзеляж с общим поворотным крылом (тилтвинг), а также четыре винтомоторные силовые установки, расположенные на крыле, в котором управление по крену осуществляется дифференциальным изменением мощности двигателей, по рысканью - отклонением элеронов, по тангажу - рулевым винтом малого диаметра, горизонтально установленным в хвостовой части. При этом крыло поворачивается в диапазоне 100 градусов от продольной оси СВВП.
Причины, препятствующие достижению нижеупомянутого технического результата при изготовлении и использовании известного конвертоплана, состоят в следующем:
а) двигатели оснащаются винтами малого диаметра;
б) для управления по тангажу применяется горизонтальный рулевой винт и вспомогательные механизмы;
в) мощность для привода рулевого винта и гидравлических приводов отбирается с силовых установок несущих винтов;
г) для поворота крыльев применяется гидравлический привод и вспомогательные механизмы.
Следствием этого являются следующие недостатки конвертоплана :
а) значительная мощность силовых установок (двигателей), а следовательно, и вес двигателей, увеличение площади и прочности несущего крыла, а следовательно, увеличение его веса;
б) рулевой винт, гидравлический привод и вспомогательные механизмы усложняют конструкцию, уменьшают надежность конвертоплана, увеличивают его вес и уменьшают его энергоэффективность;
в) невозможен взлет и посадка с/на воду;
г) повышенный расход топлива в режиме висения и всего полета.
КРАТКОЕ РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение основано на возможности управления конвертопланом с роторами реактивного типа исключительно с помощью автомата перекоса вертолетного типа (АП), без каких-либо дополнительных устройств, таких как рули высоты, рули поворота, элероны, закрылки и прочие механизмы. В связи с этим существенным образом упрощается конструкция конвертоплана.
Становится возможным осуществлять маневры в вертолетном режиме исключительно за счет изменения вектора тяги роторов посредством автомата перекоса (АП). Управление по тангажу с помощью АП обеспечивается синхронным изменением циклического шага лопастей, по крену - дифференцированным изменением общего шага лопастей роторов. Педали используют для рысканья посредством обеспечения разнонаправленных векторов тяги роторов относительно центра тяжести конвертоплана исключительно в вертолетном режиме.
В самолетном режиме тяги педалей переключаются на штурвал, выполняя тем самым «элеронный» режим управления, с совмещенным управлением «рули высоты» по тангажу, как на самолетах, управление всем аппаратом в самолетном режиме осуществляется по принципу «джойстик». Шаг-газ в крейсерском режиме служит для увеличения или снижения скорости полета.
Особенно отчетливо достигнутые технические результаты проявляются в конкретном варианте осуществления, в котором:
консоли с роторами не имеют взаимосвязи друг с другом, свободно вращаются на шарнирах, могут фиксироваться в определенном положении с помощью фрикционных и аналогичных по достигаемому результату механизмов, не имеют моторов и гидравлических механизмов для принудительного изменения их положения; консоли управляемо устанавливаются по направлению вектора тяги роторов; хвостовое оперение не механизированное, обеспечивает направление движения по «самолетному» в пассивной стабилизации направления полета.
ПОДРОБНОЕ РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача изобретения состоит в создании легкого конвертоплана, обладающего следующей совокупностью технических характеристик:
а) радиус действия более 1000 км;
б) скорость в самолетном режиме не менее 500 км/час;
в) малонагруженные роторы с реактивным приводом;
г) возможность вертикального взлета и посадки с малых площадок и на неподготовленные для приземления горизонтальные поверхности, допускающие небольшой уклон;
д) возможность взлета и посадки на воду.
Вышеуказанная задача решена благодаря тому, что конвертоплан содержит в себе:
фюзеляж (1);
обтекатели (19);
роторы (6) содержат движители (5), имеющие лопасти (7) с реактивными двигателями (8), жестко соединенные с колонками (12) консолей (2) посредством торсионов (9), закрепленных на свободно вращающихся валах (10) колонок (12), в подшипниках (11);
реактивные двигатели (8), расположенные в консольной части лопастей (7), имеющие сопла, ориентированные в сторону задней кромки лопастей-движителей (7);
автоматы перекоса (14), выполненные с возможностью изменения общего и циклического шага лопастей-движителей (7) посредством изменения угла установки упомянутых лопастей-движителей (7);
Технический результат, достигаемый при изготовлении и использовании конвертоплана с вышеупомянутыми техническими характеристиками, складывается из совокупности следующих причинно-взаимосвязанных эффектов:
а) упрощена конструкция конвертоплана по сравнению с аналогом , а именно исключен вертикальный винт, стабилизатор с подвижными аэродинамическими плоскостями и/или активный киль с рулевыми плоскостями, не требуются гидравлические либо электрические системы для поворота крыльев при конвертации, не требуются шасси;
б) снижен общий вес конвертоплана;
в) повышена надежность по сравнению с конвертопланами и ;
г) повышена энергоэффективность в самолетном режиме, уменьшен расход топлива в режиме висения по сравнению с конвертопланами и ;
д) улучшено соотношение между массой полезной нагрузки и снаряженной массой;
е) имеется возможность взлета и посадки с/на воду и склоны до <20*;
ж) упрощен способ управления конвертопланом.
Общей причиной, благодаря которой стало возможным достижение вышеуказанного технического результата, является, в первую очередь, замена традиционных движителей, применявшихся в конвертопланах и , реактивными движителями, и снабжение обоих роторов 2-канальными автоматами перекоса, в место 4-канальных вертолетного типа.
Исключение гидравлических либо иных механизмов конвертации стало возможным благодаря тому, что конвертация происходит под действием силы, аналогичной силе на вертолетном роторе, возникающей посредством автомата перекоса, который влияет на циклически изменяемый установочный угол лопастей. Эта сила является равнодействующей аэродинамической силой, влияющей на изменение положения роторов в пространстве; изменение силы тяги осуществляется изменением общего шага лопастей посредством автомата перекоса.
Возможность изменения циклического шага винтов в самолетном режиме позволяет варьировать положением конвертоплана в пространстве, в результате чего не требуются какие-либо дополнительные аэродинамические рулевые элементы крыльев, килей и стабилизаторов.
Надобность в рулевом винте и рулевых плоскостях отпадает благодаря тому, что установка различного циклического шага на левом и правом винтах в вертолетном режиме и различного общего шага винтов в самолетном режиме позволяет разворачивать летательный аппарат в любом направлении без использования каких-либо дополнительных средств.
Использование реактивных движителей вместо традиционных турбовинтовых позволяет уменьшить общую массу и габариты в сравнении с компоновкой, при которой силовые агрегаты расположены на концах консолей; применение электронной синхронизации вращения роторов посредством регулирования подачи топлива в каждый ротор отдельно с обратной взаимосвязью позволяет отказаться от синхронизирующего вала с угловыми редукторами. А в сравнении с компоновкой, при которой силовой агрегат размещен внутри фюзеляжа, тот же результат достигается благодаря отсутствию трансмиссии и кинематических связей между силовым агрегатом и роторами.
В соответствии с настоящим техническим решением силовая установка реактивного движителя выполнена в совокупности самого ротора или в виде самостоятельного агрегата.
В одном из предпочтительных вариантов выполнения роторов конвертоплана вышеупомянутые воздушно-реактивные движители (5) выполнены за одно целое с ротором (6) и вышеупомянутыми лопастями (7), при этом вышеупомянутые лопасти (7) содержат общее входное устройство (13), расположенное вблизи вала роторов (10), продольный воздуховод лопастей (7) с расположенным внутри него теплообменником (21) для испарения криогенного топлива и камеру сгорания двигателя (8) с реактивным соплом. Более подробно конструкция и принцип действия движителей данного типа раскрыты в патенте РФ на полезную модель №95035 .
В альтернативном варианте выполнения, конвертоплан дополнительно содержит в себе нагнетатель воздуха или газогенератор, при этом вышеупомянутые сопла двигателей (8) соединены с вышеупомянутой колонкой (12) в обтекателе (19) посредством воздуховодов, размещенных внутри вышеупомянутых движителей (5), а вышеупомянутая колонка роторов в обтекателе (19) сообщена с выходом упомянутого нагнетателя воздуха или газогенератора посредством воздуховода, обеспечивающего герметичность в местах шарнирных соединений. Данный тип привода лопастей аналогичен тому, который используют в вертолетах Sud-Ouest SO-1221 Djinn и Pegasus Pressure Jet Helicopter .
Герметичность в местах шарнирных соединений обеспечивается посредством лабиринтных уплотнений.
В качестве вышеупомянутого нагнетателя воздуха или газогенератора может применяться реактивный турбокомпрессор. Особенно предпочтительно, когда реактивное сопло турбокомпрессора снабжено отклоняющими элементами для управления вектором тяги хвостовой части фюзеляжа.
Предпочтительно, когда вышеупомянутый нагнетатель воздуха или газогенератор размещен внутри вышеупомянутого фюзеляжа (1). Однако не исключается возможность установки турбонагнетателя или компрессора внутри обтекателя, соединенного с фюзеляжем.
Лопасти винтов могут иметь различную конструкцию с особенностями, позволяющими повысить аэродинамическую эффективность (кручение лопасти, законцовки, стреловидные концы) или без таковых.
Вышеупомянутый киль (4) является пассивным, не имеет подвижных рулевых плоскостей. Разумеется, дополнение киля рулевыми элементами не исключается, однако насущная необходимость в этом отсутствует.
Вышеупомянутый стабилизатор (3) выполнен пассивным, то есть не имеет аэродинамических элементов с изменяемым углом атаки. Разумеется, дополнение стабилизатора указанными аэродинамическими элементами не исключается, однако насущная необходимость в этом отсутствует.
Конкретная схема выполнения стабилизатора или киля не имеет решающего значения, стабилизатор и/или киль могут быть выполнены в виде единого элемента, или же стабилизатор и/или киль могут состоять из двух отдельных элементов: правого и левого и верхнего и нижнего соответственно.
Для улучшения аэродинамической эффективности стабилизатор (3) может быть (не обязательно) снабжен законцовками (также называемыми килевыми шайбами).
В одном из особенно предпочтительных вариантов вышеупомянутые консоли (2) могут быть (не обязательно) выполнены в виде крыльев. Крылья могут иметь различный аэродинамический профиль, в частности, но не ограничиваясь, плоский, плоско-выпуклый или двояковыпуклый профиль. Стреловидность крыла может быть как прямая, так и обратная, однако предпочтительной является обратная стреловидность.
Упомянутые шарниры (18), посредством которых вышеупомянутые консоли (2) соединены с вышеупомянутым фюзеляжем (1), могут быть (не обязательно) снабжены средствами, обеспечивающими, в отсутствие существенной горизонтальной составляющей скорости полета, установку вышеупомянутых консолей (2) в нейтральном положении, соответствующем режиму взлета, посадки и/или висения.
В особенно предпочтительном варианте вышеупомянутые шарниры (18), оси или полуоси, на которых закреплены консоли и посредством которых упомянутые консоли (2) соединены с упомянутым фюзеляжем (1), снабжены фрикционными муфтами с электромагнитным управлением для фиксации в заданном положении. Наличие триммера-фиксатора позволяет снизить трудоемкость пилотирования после установки заданного направления курса, после выравнивания конвертоплана.
Вышеупомянутые шарниры (18), на которых установлены упомянутые консоли (2), могут быть (не обязательно) размещены выше центра тяжести конвертоплана. Такое расположение обеспечивает лучшую сбалансированность летательного аппарата по крену и тангажу, по сравнению с альтернативным расположением, когда консоли закреплены ниже центра тяжести.
Для уменьшения занимаемой площади, при хранении в ангаре или при парковке вышеупомянутые консоли (2) могут быть (но необязательно) выполнены съемными или складными.
Для управления конвертопланом могут применяться традиционные средства управления (16), включая, в частности, тяги и качалки, обеспечивающие связь вышеупомянутых автоматов перекоса (14) с органами управления (16), размещенными в кабине пилота, в частности с сервоприводами, подключенными к блоку управления, при этом блок управления выполнен с возможностью приема управляющих сигналов и передачи телеметрии по беспроводным каналам связи.
Альтернативно, вышеупомянутый фюзеляж (1) может быть (но не обязательно) выполнен заодно с кабиной пилота, при этом управление осуществляется непосредственно пилотом с помощью органов управления, размещенных внутри кабины. Средства управления могут включать в себя тяги и качалки, обеспечивающие связь вышеупомянутых автоматов перекоса (14) с органами управления (16). Органы управления (16) расположены в кабине пилота, могут представлять собой штурвал, шаг-газ и педали.
Поскольку посадка и взлет конвертоплана могут осуществляться при практически нулевой посадочной скорости (как вертикальной, так и горизонтальной), шасси не требуется, а вместо них упомянутый фюзеляж (1) может быть снабжен поплавками-опорами (20) для посадки (на воду или другие поверхности без уклона или с небольшим уклоном) или другими опорными элементами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 схематически изображен вышеописанный конвертоплан вид сбоку.
На фиг.2 схематически изображен вышеописанный конвертоплан вид сверху.
На фиг.3 схематически изображен вышеописанный конвертоплан вид спереди.
На фиг.4 показана принципиальная схема движителя с элементами автомата перекоса, торсиона, колонки ротора, возможность подачи топлива в движитель и движение воздуха в канальном нагнетателе.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг.1 схематически показан конвертоплан вид сбоку, который содержит фюзеляж 1 с кабиной пилотов, с прикрепленными к нему вращающимися вокруг поперечной оси фюзеляжа консолями крыльев, на которых за одно целое укреплены реактивные движители; в крайней хвостовой части прикреплены пассивные стабилизатор и кили 4; в нижней средней части прикреплены опоры-поплавки 20; в кабине конвертоплана находятся органы управления; позади кабины, в заднем отсеке, могут находиться необходимые для запуска и эксплуатации: пусковая вспомогательная силовая установка (ВСУ), топливный бак (баллон), аккумулятор бортового питания, другие компоненты конструкции; на консолях 2 и внутри обтекателей 19 расположены колонки роторов, проходящие от фюзеляжа до консоли коммуникации топливоподачи, запальная цепь, пусковая воздушная магистраль, тяги управления со смесителями и промежуточными качалками управления и автоматы перекоса вертолетного типа (не показаны). Исполнение и размещение необходимого для запуска и эксплуатации оборудования конструктивно не принципиально, так как зависит от конструкторского решения задачи.
На фиг. 2 изображены: фюзеляж 1 с элементами конструкции, как то: кабина пилота и пассажира с продублированными органами управления конвертопланом 16, центр тяжести 17, хвостовая часть фюзеляжа со стабилизатором 3 и килями 4, центроплан с шарнирами 18 консолей 2, на которых укреплены обтекатели 19 с колонками роторов и закрепленными на них роторами 6, поплавками-опорами 20.
На фиг. 4 изображены обтекатели 19 с размещенными в них колонками 12 роторов с валом 10 и подшипниками 11, в состав колонок входят: сам корпус, на котором закреплены элементы передачи топлива с не вращающейся части во вращающуюся часть ротора через вал 10, соединенный с корпусом колонки посредством подшипников 11, автомат перекоса 14, также на валу ротора закреплен торсион 9, объединяющий собой лопасти 7 движителей 5 в ротор 6. В районе вала ротора расположено входное устройство движителей 13, которое строго ориентировано по оси полета в самолетном режиме. Показаны также сам движитель 5 с элементами воздушных каналов, теплообменным испарителем-лонжероном 21 и воздушно-реактивным двигателем 8. Также схематически показаны направление воздуха в канальном нагнетателе и принципиальная подача топлива в реактивный двигатель.
Конвертоплан содержит фюзеляж 1 с консольными крыльями 2, независимо и свободно вращающимися в поперечной оси в районе центра тяжести, в диапазоне от -10 до 110 градусов относительно продольной оси, а также два реактивных движителя 5 двух роторов 6, жестко закрепленных по оси, на каждой из поворотных консолей 2. В задней части фюзеляжа размещен пассивный стабилизатор 3 и киль 4, не имеющий рулевых плоскостей, выполняющий роль пассивного выдерживания курсовой устойчивости. Фюзеляж конвертоплана 1 в средней части имеет также два дополнительных поплавка-опоры 20, которые в сумме с фюзеляжем 1 служат посадочной поверхностью для приземления и взлета с любой горизонтальной поверхности вплоть до водной. Устройство управления конвертопланом содержит только автомат перекоса вертолетного типа 14, расположенный в непосредственной близости от движителей, в обтекателях 19 и объединенный в единую цепь управления, посредством тяг и качалок, со штурвалом, шаг-газом и педалями 16, расположенными в кабине пилота.
Консоли 2 выполнены съемными. Съемность консолей может быть обеспечена одним из широко известных быстроразъемных технических средств, например посредством базовых штырей с последующей замковой фиксацией или с помощью базовых стыков и крепежных винтов и т.п.
Взлет, полет и посадку конвертоплан осуществляет следующим образом.
Запускается пусковое вспомогательное силовое устройство (ВСУ), которое расположено в фюзеляже (1) и которое обеспечивает подачу необходимого объема и давления воздуха для запуска реактивных движителей (5), на которые подается одновременно топливо и высоковольтное напряжение на запальную свечу, консоли (2) с реактивными движителями (5) роторов (6) находятся в вертикальном положении. После запуска движителей и достижения ими рабочих оборотов роторов производится вертикальный взлет в вертолетном режиме с набором высоты для осуществления набора скорости в горизонтальном полете и переход в самолетный режим (конвертация). После набора скорости в самолетном режиме конвертоплан продолжает горизонтальный полет на заданной высоте с крейсерской скоростью. Посадка вертолета осуществляется в обратном порядке: гашение поступательной скорости до скоростей вертолетного режима, конвертация в режим вертолета, выбор посадочной площадки, посадка на опоры-поплавки 20, остановка роторов 6, прекращением подачи топлива в них.
Маневрирование конвертопланом на взлете, в полете и при посадке обеспечивается изменением положения консолей (2) с роторами (6) с помощью управления автоматов перекоса (14) из кабины пилота, органами управления 16: штурвал, шаг-газ, педали. Вследствие того, что вектор сил увлекает консоли занять положение, соответствующее ему в пространстве, за счет изменений вектора тянущей силы движителями-роторами посредством автомата перекоса вертолетного типа(14), управляемого органами управления (14) из кабины пилотов происходит управление самого конвертоплана в целом.
Движения штурвала, шаг-газа и педалей проходят через 2 смесителя и работают следующим образом:
1) штурвал «от себя - на себя» в вертолетном и самолетном режиме изменяет тангаж конвертоплана, воздействуя на роторы синхронным ходом обоих автоматов перекоса. Обеспечивает конвертацию с вертолетного в самолетный режим и обратно;
2) движение штурвала «влево-вправо» в вертолетном режиме изменяет крен, воздействуя дифференциально на общий шаг обоих роторов. В самолетном режиме работает в функции «элероны», функция появляется при конвертации переключением тяг автоматически с педалей на штурвал;
3) педали работают только при режиме вертолета в режиме «рыскания» и оказывают воздействие на автомат перекоса дифференциально;
4) рычаг шаг-газа влияет на синхронный общий шаг и общую корректировку подачи топлива автоматически в роторы-движители. Служит для взлета в вертолетном режиме и маневрирования вертикально, в самолетном режиме - для увеличения или уменьшения поступательной скорости.
Стабилизация полета по курсу в самолетном режиме осуществляется стабилизатором (3) и килем (4) по принципу подобно оперению стрелы.
Ниже приводятся основные летные данные предлагаемого конвертоплана, полученные в процессе рабочего проектирования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Конвертоплан V-22 «Оспри» // http://ru.wikipedia.org/wiki/Bell_V-22_Osprey.
2. Конвертоплан «ХС-142А» // Ружицкий Е.И. Американские самолеты вертикального взлета. М.: ACT: Астрель, 2000.
3. Патент РФ на полезную модель №95035.
1. Конвертоплан, содержащий в себе:
фюзеляж (1);
стабилизатор (3) и киль (4), выполненные с возможностью поддержания курсовой устойчивости в самолетном режиме и расположенные в хвостовой части фюзеляжа (1);
консоли (2), установленные вблизи центра тяжести (17) по обе стороны от фюзеляжа (1) и соединенные с ним посредством шарниров (18), обеспечивающих возможность изменения угла поворота в диапазоне от 100 до -10 градусов относительно горизонта независимо друг от друга;
обтекатели (19);
колонки (12) жестко соединены с консолями (2) и закрыты обтекателями (19);
роторы (6) содержат лопасти (7) с реактивными двигателями (8), соединенные с колонками (12) консолей (2) посредством торсионов (9), закрепленных на свободно вращающихся валах (10) колонок (12), в подшипниках (11);
реактивные двигатели (8), расположенные в консольной части лопастей (7), имеющие сопла, ориентированные в сторону задней кромки лопастей (7);
автоматы перекоса (14), выполненные с возможностью изменения общего и циклического шага лопастей (7) посредством изменения угла установки упомянутых лопастей (7);
средства управления (16), выполненные с возможностью изменения общего и циклического шага упомянутых лопастей (7) роторов (6).
2. Конвертоплан по п. 1, характеризующийся тем, что в нем вышеупомянутые лопасти (7) содержат общее входное устройство (13), расположенное вблизи вала роторов (10), продольный воздуховод лопастей (7) с расположенным внутри него теплообменником (21) для испарения криогенного топлива и камеру сгорания двигателя (8) с реактивным соплом.
3. Конвертоплан по п. 1, характеризующийся тем, что он дополнительно содержит в себе нагнетатель воздуха или газогенератор, при этом вышеупомянутые сопла двигателей (8) соединены с вышеупомянутой колонкой (12) в обтекателе (19) посредством воздуховодов, размещенных внутри вышеупомянутых лопастей (7), а вышеупомянутая колонка роторов в обтекателе (19) сообщена с выходом упомянутого нагнетателя воздуха или газогенератора посредством воздуховода, обеспечивающего герметичность в местах шарнирных соединений.
4. Конвертоплан по п. 1, характеризующийся тем, что в нем герметичность в местах шарнирных соединений обеспечивается посредством лабиринтных уплотнений.
5. Конвертоплан по п. 3, характеризующийся тем, что в нем вышеупомянутый нагнетатель воздуха или газогенератор представляет собой реактивный турбокомпрессор, а его реактивное сопло снабжено отклоняющими элементами для управления вектором тяги.
6. Конвертоплан по любому из пп. 3 или 5, характеризующийся тем, что в нем вышеупомянутые нагнетатель воздуха или газогенератор размещены внутри вышеупомянутого фюзеляжа (1).
7. Конвертоплан по п. 1, характеризующийся тем, что в нем вышеупомянутый киль (4) является пассивным, не имеет подвижных рулевых плоскостей.
8. Конвертоплан по п. 1, характеризующийся тем, что в нем вышеупомянутый стабилизатор (3) является пассивным.
9. Конвертоплан по п. 1, характеризующийся тем, что в нем вышеупомянутый стабилизатор (3) представляет собой единый элемент.
10. Конвертоплан по п. 1, характеризующийся тем, что в нем вышеупомянутый стабилизатор (3) снабжен законцовками - килями (4) (килевыми шайбами).
11. Конвертоплан по п. 1, характеризующийся тем, что в нем вышеупомянутые консоли (2) выполнены в виде крыльев.
12. Конвертоплан по п. 11, характеризующийся тем, что в нем вышеупомянутые крылья выполнены с плоским, плоско-выпуклым или двояковыпуклым аэродинамическим профилем.
13. Конвертоплан по п. 11, характеризующийся тем, что в нем вышеупомянутые крылья выполнены с обратной стреловидностью.
14. Конвертоплан по п. 1, характеризующийся тем, что в нем вышеупомянутые шарниры (18), посредством которых вышеупомянутые консоли (2) соединены с вышеупомянутым фюзеляжем (1), снабжены средствами, обеспечивающими, в отсутствие существенной горизонтальной составляющей скорости полета, установку вышеупомянутых консолей (2) в нейтральном положении, соответствующем режиму взлета, посадки и/или висения.
15. Конвертоплан по п. 1, характеризующийся тем, что в нем вышеупомянутые шарниры (18), посредством которых вышеупомянутые консоли (2) соединены с вышеупомянутым фюзеляжем (1), снабжены фрикционными муфтами с электромагнитным управлением для фиксации в заданном положении.
16. Конвертоплан по п. 1, характеризующийся тем, что в нем вышеупомянутые шарниры (18), на которых установлены вышеупомянутые консоли (2), размещены выше центра тяжести.
17. Конвертоплан по п. 1, характеризующийся тем, что в нем вышеупомянутые консоли (2) выполнены съемными или складными для компактной парковки.
18. Конвертоплан по п. 1, характеризующийся тем, что в нем вышеупомянутые средства управления включают в себя тяги и качалки, обеспечивающие связь вышеупомянутых автоматов перекоса (14) с органами управления (16) в кабине пилота.
19. Конвертоплан по п. 1, характеризующийся тем, что в нем вышеупомянутый фюзеляж (1) выполнен заодно с кабиной пилота.
20. Конвертоплан по п. 1, характеризующийся тем, что в нем вышеупомянутые средства управления включают в себя тяги и качалки, обеспечивающие связь вышеупомянутых автоматов перекоса (14) с органами управления (16).
21. Конвертоплан по п. 20, характеризующийся тем, что в нем упомянутые органы управления (16) расположены в кабине пилота и представляют собой штурвал, шаг-газ и педали.
22. Конвертоплан по п. 1, характеризующийся тем, что в нем вышеупомянутый фюзеляж (1) снабжен поплавками-опорами (20).
Похожие патенты:
Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкции хвостовых винтов вертолетов. Хвостовой винт (12) вертолета (10) имеет привод (1), содержащий электрическую машину с поперечным магнитным потоком с возбуждением от постоянных магнитов с дуплексным расположением статоров.
Изобретение относится к судостроению, а именно к подруливающим устройствам судов. Подруливающее устройство содержит два винта, установленные в гондоле на стойке обтекателей в сквозном канале, и приводной двигатель, а также снабжено дополнительными стойками, расположенными на обтекателях по краям гондолы.
Изобретение относится к области авиации, в частности к способам компенсации крутящего момента несущих винтов вертолетов. Способ компенсации реактивного момента несущего винта состоит в создании противодействующего крутящего момента, который создается реактивными силами тяги выходного газового потока в виде реактивных струй газотурбинного двигателя вертолета под действием разделенной части энергии, вырабатываемой газогенератором двигателя, с последующим поперечно-тангенциальным внедрением их в воздушный опорный поток, образованный несущим винтом.
Изобретение относится к вертолетостроению. Несущий винт вертолета содержит втулку винта, сбалансированные и совмещенные на одной оси одним из двух своих концов несколько лопастей с рабочими аэродинамическими поверхностями, имеющими по диаметру винта передние и задние кромки.
Изобретение относится к авиационной технике, в частности к способам машущего полета и конструкциям махолетов. Способ машущего полета летательного аппарата основан на вращательном машущем движении пары плоскостей, создающих подъемную силу при движении из верхней в нижнюю точку вращения.
Изобретение относится к области авиационной техники и может быть использовано в конструкции беспилотных летательных аппаратов. Беспилотный двухфюзеляжный вертолет-самолет представляет собой моноплан с передним горизонтальным оперением, содержащий двухкилевое оперение, смонтированное к консолям крыла на гондолах, короткий фюзеляж, двигатель, передающий крутящий момент через систему валов трансмиссии на тянущий и толкающий поворотные винты, обеспечивающие горизонтальную и соответствующим отклонением вертикальную тягу.
Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям вертолетов. Хвостовое оперение вертолета содержит фенестрон с многолопастным винтом (4) с лопастями (3) и при необходимости вертикальные кили (1.2). Выпрямляющие поток статоры (5) неподвижных лопаток расположены в звездообразной конфигурации параллельно плоскости винта далее по ходу по отношению к винту (4). Кольцо (2.1) фенестрона заключено в композитную конструкцию из внешнего защищающего от эрозии поверхностного слоя (7.1, 8.1), выполненного из твердого пластика или пластикового композитного материала, и по меньшей мере одного последующего слоя (7.2, 8.2) из эластомерного демпфирующего материала. Кольцо фенестрона поочередно содержит два слоя твердого пластика и два слоя эластомерного демпфирующего элемента. Достигается снижение уровня шума хвостового оперения. 9 з.п. ф-лы, 9 ил.
Система моделирования в реальном времени окружения двигателя летательного аппарата содержит цифровое вычислительное устройство, устройство моделирования в реальном времени части окружения двигателя и летательного аппарата. Цифровое вычислительное устройство содержит вход приема данных датчиков или летательного аппарата, выход, связанный с приводами двигателя или летательного аппарата, модуль регулирования, модуль выбора. Устройство моделирования содержит цифровые вход и выход, модуль контроля, соединенные определенным образом. Обеспечивается режим моделирования в реальном времени окружения двигателя и летательного аппарата с возможностью его отключения во время полета. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
Группа изобретений относится к вертолету, способу и устройству для уменьшения вибрации. Вертолет содержит конструкцию, включающую фюзеляж, вращающуюся систему, устройство для уменьшения вибрации. Устройство для уменьшения вибрации содержит электрогидростатические приводы, средство колебания электрогидростатических приводов, датчики динамических изменений, средство обработки. Для уменьшения вибрации в конструкции вертолета соединяют электрогидростатические приводы между подвижными друг относительно друга частями конструкции, вызывают колебания приводов на частоте, соответствующей частоте возбуждения, формируют сигналы динамических изменений в различных частях вращающейся системы и подают их в средство обработки, которое выдает компенсирующие сигналы управления электрогидростатическими приводами. Обеспечивается уменьшение вибрации в подвижно соединенных вибрирующих частях конструкции вертолета. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.
Устройство относится к области судостроения, в частности ходовой части водного судна, и может быть использовано для повышения эффективности его ходовых качеств. Устройство ходовой части водного судна содержит основной вал с гребным винтом, и снабжено по крайней мере одним дополнительным валом с гребным винтом на нем, соосно основному валу, причем с переменной и отличающейся от основного вала скоростью вращения. На пути потока, который нагнетается вторым дополнительным гребным винтом, предусмотрена по крайней мере одна дополнительная плоскость поворотного, горизонтального и вертикального управления водным судном. Дополнительная плоскость имеет поверхность профильной кривизны, по форме близкую к внешней изобаре нагнетаемого потока. Достигается повышение надежности ходовой части водного судна, увеличение общего усилия на валу гребного винта без увеличения рабочих мест движителя по ширине судна. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к авиационной технике и касается шасси для летательного аппарата (ЛА) вертикального взлета, совершающего посадку на неподготовленную поверхность или палубу корабля. Адаптивное шасси ЛА содержит две дугообразные стойки или четыре полустойки, причем место крепления дугообразных стоек к корпусу ЛА центрируется с точкой пересечения дугообразных стоек и вертикальной оси, проходящей через центр масс ЛА, при этом каждая дугообразная стойка снабжена приводом, связанным с блоком управления и гироскопом, а также снабженные 3D-сканером поверхности посадочные площадки. При этом привод обеспечивает регулировку длины дугообразной стойки в соответствии с информацией, полученной от 3D-сканера поверхности посадочной площадки еще до момента приземления. Каждая стойка снабжена опорой, включающей опорный элемент с плавающим креплением к стойке. Причем материал, из которого выполнен опорный элемент, обеспечивает максимальное сцепление опорного элемента с поверхностью. Достигается упрощение конструкции, уменьшение веса, сохранение горизонтального положения ЛА относительно линии горизонта при посадке на неподготовленную поверхность (пересеченную местность с перепадом высот) или палубу корабля. 6 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям летательных аппаратов вертикального взлета и посадки. Конвертоплан содержит фюзеляж, стабилизатор, киль, расположенные в хвостовой части фюзеляжа, консоли, установленные вблизи центра тяжести по обе стороны от фюзеляжа, обтекатели, колонки, роторы с лопастями, автоматы перекоса, средства управления автоматами перекоса. Консоли соединены с фюзеляжем посредством шарниров, обеспечивающих возможность изменения угла поворота в диапазоне от 100 до -10 градусов относительно горизонта независимо друг от друга. Колонки жестко соединены с консолями и закрыты обтекателями. Роторы содержат лопасти с реактивными двигателями, соединенные с колонками посредством торсионов, закрепленных на свободно вращающихся валах колонок в подшипниках. Реактивные двигатели расположены в консольной части лопастей и имеют сопла, ориентированные в сторону задней кромки лопастей. Достигается возможность управления конвертопланом исключительно посредством автоматов перекоса. 21 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.
