RU2656780C2

RU2656780C2 - Reactive helicopter

Info

Publication number: RU2656780C2
Application number: RU2015115895A
Authority: RU
Inventors: Юрий Владимирович Кеппер
Original assignee: Юрий Владимирович Кеппер
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2015-04-28
Publication date: 2018-06-06
Also published as: RU2015115895A

Abstract

FIELD: airpower.

SUBSTANCE: helicopter with reactive drive of the main rotor has a skewing machine, a fuel supply system, an energy supply system, jet engines that rotate the rotor blades without a reducer. Jet engines are located inside the blades along their axes with the motion of the gas flow through engines in the direction from the axis of rotor to the periphery of blades with the escape of gases towards trailing edge of rotor blades, i.e. in the direction opposite to the rotational direction of rotor. Additional jet engines are located on the main rotor hub with the movement of gas flow through engines in the direction from the axis of rotor in the direction opposite to the direction of rotation of rotor.

EFFECT: efficiency and power of helicopter are increased.

2 cl, 2 dwg

Description

Известны реактивные вертолеты с приводом несущего винта от расположенных на концах несущих лопастей прямоточных двигателей, известны вертолеты с компрессионным приводом, когда сжатый воздух или отработанные газы от газотурбинного двигателя прокачиваются через лопасти винта и выбрасываются через сопла на задней кромке лопастей, известны вертолеты с дожиганием горючего в соплах лопастей, куда подается сжатый воздух.Jet helicopters with a rotor drive from direct-flow engines located at the ends of the rotor blades are known, compression-rotor helicopters are known when compressed air or exhaust gases from a gas turbine engine are pumped through the rotor blades and ejected through nozzles at the trailing edge of the blades, helicopters with afterburning fuel are known nozzles of blades where compressed air moves.

Как правило, все эти вертолеты экономически не эффективны, т.к. прокачка воздуха через лопасти связана с большими потерями на сопротивление в самих лопастях и во втулке винта, кроме того, уплотнения для подачи воздуха и горючего от неподвижной оси винта к подвижной втулке несущего винта создают значительное сопротивление вращению винта и, кроме потери мощности винта, создают дополнительный момент вращения, передаваемый вертолету.As a rule, all these helicopters are not economically efficient, because pumping air through the blades is associated with large losses of resistance in the blades and in the rotor hub, in addition, seals for supplying air and fuel from the fixed axis of the rotor to the movable rotor hub create significant resistance to rotation of the rotor and, in addition to the loss of power of the rotor, create additional torque transmitted to the helicopter.

Известен мини-вертолет, созданный группой Б.Я. Жеребцова, Ю.С. Брагинского и Ю.Л. Старинина, оснащенный двухлопастным винтом и миниатюрными прямоточными, пульсирующими двигателями, установленными на концах лопастей. Длина двигателей не превышала 25 см.Famous mini-helicopter created by a group B.Ya. Zherebtsova, Yu.S. Braginsky and Yu.L. Antiquity, equipped with a two-bladed propeller and miniature ramjet, pulsating engines mounted on the ends of the blades. The length of the engines did not exceed 25 cm.

Мини-вертолет имел следующие недостатки:The mini helicopter had the following disadvantages:

1) высокий расход топлива;1) high fuel consumption;

2) уменьшение тяги двигателей при раскручивании винта до 45% к номиналу;2) reduction in engine thrust when the screw is untwisted up to 45% of the nominal value;

3) ухудшенное качество винта в режиме авторотации;3) deteriorated screw quality in autorotation mode;

4) сильный шум от двигателей.4) strong noise from engines.

Анализ этих недостатков показывает, что низкая тяга двигателей объясняется тем, что двигатели имеют малую длину и выхлопные газы не разгоняются в коротком сопле до скоростей 300-400 м\сек, поэтому возрастает частота пульсаций в пульсирующих двигателях в 2-3 раза, а это приводит к повышению расхода горючего тоже в 2-3 раза. Далее двигатели располагаются на концах лопастей, где скорость набегающего потока воздуха на двигатели - максимальна, поэтому при раскрутке винта тяга двигателей падает до 45%, чтобы избавиться от последнего недостатка, необходимо, чтобы воздух засасывался в двигатель в зоне оси несущего винта, желательно сверху вниз, в этом случае входящий в двигатель воздух не имеет импульса и поэтому тяга двигателя не будет зависеть от скорости вращения винта.An analysis of these shortcomings shows that the low thrust of the engines is explained by the fact that the engines are short and the exhaust gases do not accelerate in a short nozzle to speeds of 300-400 m / s, therefore, the pulsation frequency in pulsating motors increases by a factor of 2–3, and this leads to increase fuel consumption is also 2-3 times. Further, the engines are located at the ends of the blades, where the speed of the incoming air flow to the engines is maximum, therefore, when the screw is untwisted, the engine thrust drops to 45%, in order to get rid of the last drawback, it is necessary that the air is sucked into the engine in the area of the rotor axis, preferably from top to bottom , in this case, the air entering the engine does not have a pulse and therefore the engine thrust will not depend on the speed of rotation of the screw.

Таким образом можно сделать реактивный вертолет в несколько (2,5×2,5×2,5×2,5×1,55=19,8) раз более эффективным, чем прототип, т.е. время полета ранцевого вертолета возрастет с 20 мин. до 5 часов, с тем же запасом горючего.Thus, it is possible to make a jet helicopter several (2.5 × 2.5 × 2.5 × 2.5 × 1.55 = 19.8) times more efficient than the prototype, i.e. Knapsack helicopter flight time will increase from 20 minutes. up to 5 hours, with the same fuel supply.

Целью предлагаемого изобретения является реактивный вертолет с меньшим расходом топлива, с тягой двигателей, не уменьшающейся от скорости вращения винта, улучшение авторотационных свойств винта.The aim of the invention is a jet helicopter with lower fuel consumption, with engine thrust not decreasing from the rotational speed of the propeller, improving the autorotational properties of the propeller.

Достигается она тем, что двигатель реактивный, например пульсирующий или мини-ТРД, рис 1, 2, п. 4, помещается во внутрь лопастей с проходом воздуха, газовой смеси, выхлопных газов от оси несущего винта к периферии с выходом выхлопных газов через выхлопные сопла, расположенные в задних кромках лопастей п. 8.It is achieved by the fact that a jet engine, for example a pulsating or mini-turbojet engine, Fig. 1, 2, p. 4, is placed inside the blades with the passage of air, gas mixture, exhaust gases from the axis of the rotor to the periphery with the exit of exhaust gases through the exhaust nozzles located at the trailing edges of the blades of paragraph 8.

Для увеличения мощности вертолета реактивные двигатели (ТРД), п. 5, рис. 1, 2, устанавливаются на втулку несущего винта с выходом реактивной струи в сторону задней кромки лопасти несущего винта п. 9.To increase the power of the helicopter jet engines (turbojet engines), p. 5, Fig. 1, 2, are installed on the rotor hub with the jet output towards the trailing edge of the rotor blade of item 9.

На рис. 1 и 2 приведены чертежи предлагаемого реактивного вертолета.In fig. 1 and 2 are drawings of the proposed jet helicopter.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На рис. 1 и 2 изображена фронтальная проекция узла несущего винта и вид сверху предлагаемого реактивного вертолета без автомата перекоса, без системы подачи горючего, без системы энергообеспечения.In fig. 1 and 2 show a frontal view of the rotor assembly and a top view of the proposed jet helicopter without a swashplate, without a fuel supply system, without an energy supply system.

Ось п. 1 рис. 1 реактивного вертолета соединена неподвижно с корпусом п.10 вертолета, на ось с помощью подшипниковой пары п.6 установлена свободно-вращающаяся втулка п. 2, в верхней части которой укреплены оси п. 11 на подшипниковых парах п. 7 колебания лопастей несущего винта п. 3, внутри лопастей установлены реактивные двигатели (ПуВРД или ТРД) п. 4. Для увеличения мощности реактивного вертолета реактивные двигатели п. 5 устанавливаются на втулку п. 2 несущего винта, рис. 1, 2.Axis p. 1 pic. 1 of a jet helicopter is fixedly connected to the hull of item 10 of the helicopter, a free-rotating sleeve of item 2 is installed on the axis using the bearing pair of item 6, in the upper part of which the axes of item 11 are mounted on bearing pairs of item 7 of the rotor blade . 3, jet engines (PuVRD or TRD) of paragraph 4. are installed inside the blades. To increase the power of a jet helicopter, jet engines of paragraph 5 are installed on the hub of paragraph 2 of the rotor, Fig. 12.

Работает вертолет следующим образом:The helicopter operates as follows:

Горючее поступает через систему питания в камеры сгорания двигателей, расположенных в лопастях несущего винта, продукты сгорания ускоряются в сопле двигателя п. 4, рис.(1 и 2), поворачиваются на 90° в сторону задней кромки лопасти и выходят, разгоняя лопасти несущего винта. Т.к. воздух в лопастные двигатели заходит со стороны оси несущего винта, тяга двигателей не уменьшается при раскрутке несущего винта. Для увеличения мощности вертолета реактивные двигатели п. 5 (рис. 1, 2) устанавливаются на свободно вращающуюся втулку п. 2 несущего винта п. 3 (рис. 1, 2) перпендикулярно втулке п. 2, рис. 1, с выходом выхлопных газов в сторону, противоположную направлению вращения несущего винта, как показано на рис. 2, п. 9, при этом входной диффузор двигателя может быть как параллелен выхлопному соплу, так и перпендикулярен, чтобы также избавиться от снижения тяги реактивных двигателей при раскрутке несущего винта.The fuel enters through the power supply system into the combustion chambers of the engines located in the rotor blades, the combustion products are accelerated in the engine nozzle of item 4, Fig. (1 and 2), rotate 90 ° towards the trailing edge of the blade and exit, accelerating the rotor blades . Because air enters the blade engines from the side of the rotor axis, the thrust of the engines does not decrease when the rotor is untwisted. To increase the power of the helicopter, jet engines of item 5 (Fig. 1, 2) are mounted on a freely rotating sleeve of item 2 of the rotor of item 3 (Fig. 1, 2) perpendicular to the sleeve of item 2, fig. 1, with the exit of exhaust gases in the direction opposite to the direction of rotation of the rotor, as shown in Fig. 2, p. 9, while the input diffuser of the engine can be both parallel to the exhaust nozzle and perpendicular to also get rid of lower thrust of jet engines when the main rotor is untwisted.

Claims

1. A rotor-propelled rotor-driven helicopter having a swashplate, a fuel supply system, an energy supply system, and jet engines that rotor the rotor blades without a gearbox, characterized in that the jet engines are placed inside the blades along their axes with the gas flow through the engines in direction from the axis of the rotor to the periphery of the blades with the gas outlet towards the trailing edge of the rotor blades, i.e. in the direction opposite to the direction of rotation of the rotor.

2. The helicopter according to claim 1, characterized in that to increase the power of the helicopter, jet engines are placed on the rotor hub with the gas flow through the engines in the direction from the rotor axis in the direction opposite to the rotor rotation direction.