Konvertoplán s vertikálnym štartom a pristávaním

Číslo patentu: U 4460

Dátum: 04.05.2006

Autor: Valíček Štefan

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Technické riešenie sa týka vrtuľového, turbínového alebo dýzového konvertoplánu s vertikálnym štartom a pristávaním.Známe sú viaceré technické uskutočnenia lietadiel s vertikálnym štartom a pristávaním, ako napríklad vrtuľníky,konvertoplány a niektoré dýzové lietadlá.Konštrukcia väčšiny vrtuľníkov je podľa patentu DE 69818380 a pozostáva z leteckého motora, trupu, stabilizačných plôch a vyrovnávacej vrtule. V prednej časti trupu je pritom umiestnená kabína pre posádku a cestujúcich a/alebo prepravovaný náklad, nad ktorou je osadený rotor leteckého motora s listami nosnej horizontálnej vrtule, pričom v zadnej predĺženej časti trupu je umiestnená na kýlovej ploche lietadla Vertikálna vyrovnávacia vrtuľa s náhonom z leteckého motora a stabílizačné plochy.Známe sú konštrukcie ľahkých vrtuľníkov, ktoré majú kýlovú plochu vytvorenú len vyhnutím nahor zadnej časti trupu, prípadne ktoré sú bez vertikálne vyrovnávacej vrtule s väčšími stabilizačnýmí plochami, alebo majú vertikálnu vyrovnávaciu vrtuľu umiestnenú v otvore stabilizačncj plochy. Taktiež môže byť podľa patentu GB 1472540 zadná časť trupu vrtuľníka nesúosovo umiestnená k prednej časti trupu vrtuľníka.Rovnako sú známe konštrukcie ťažkých vrtuľníkov,ktoré sú zložené z jedného alebo dvoch leteckých motorov a trupu. V trupe je umiestnená kabína pre posádku a cestujúcich a/alebo prepravovaný náklad, nad ktorou sú osadené za sebou dva rotory leteckého motora alebo samostatných leteckých motorov s listami nosnej a riadiacej horizontálnej vrtule.Vo všetkých skôr uvedených konštrukciách vrtuľníkov je pod trupom umiestnený kolesový, saňový alebo člnkový podvozok, ktorého súčasť môže tvorit i ochranná ostroha zadnej časti trupu vrtuľníka.V súčasných vrtuľníkoch s veľkou nosnou vrtuľou alebo a dvoma vrtuľami nad trupom vrtuľníka vznikajú veľké turbulencie vzduchu na dlhých jednostranne horizontálne upevnených listoch nosnej vrtule, ktoré prenášajú posuvný pohyb šikmo, čím majú súčasné letecké motory vrtuľníkov malú účinnosť a vrtuľníky majú nízku prepravnú rýchlosť i pomalú obratnost vo vzduchu. Voľné konce jednostranne votknutých dlhých listov nosnej vrtule sú pritom zdrojom veľkého nežiaduceho hluku v okolitom priestore.Známe sú i niektoré dýzové lietadlá s vertikálnym štartom a pristávaním. Konštrukčne sa jedná o bežné dýzové lietadlá doplnené bud ďalším nezávisle ovládaným vertikálnym dýzovým alebo raketovým motorom, ktorý je v činnosti iba počas vertikálneho štartu alebo pristávania lietadla za účelom vyvolania reakčnej vztlakovej sily na lietadlo o pevnú prekážku, napríklad o zemský povrch, a to bez súčasného vyvolávania horízontálneho pohybu hnacími leteckými motormi alebo so sklápacim leteckým motorom z horizontálnej do vertikálnej polohy, alebo so sklápacím vývodom spalín z horízontálneho dýzového alebo raketového motora nadol a späť, Splnenie takýchto technických podmienok je však zložité a vyžaduje nákladné konštrukčné riešenia na zhotovenie a ovládanie lietadla, ktoré podstatne zvyšujú cenu, prevádzkové náklady i úžitkovú nosnost lietadla.Taktiež je známe podľa Sl( úžitkového vzoru č. z. 4108 lietadlo s vertikálnym štartom a pristávaním, ktoré je zlo žené z centrálnej kabíny, krídla a leteckých motorov. Podstatou tohto technického riešenia je, že je k centrálnej kabine lietadla upevnené vonkajšie krídlo s aspoň jedným hnacím leteckým motorom a riadiacim leteckým motorom. Jedná sa o úplne novú konštrukciu lietadla, ktorá však ešte vyžaduje vysoké vývojové realizačné náklady, Rovnako sú známe i konvertoplány ako vrtuľové lietadlá s krátkym vzletom a pristávaním, ktoré majú umiestnene na koncoch krídel z horizontálnej do vertikálnej polohy preklopné bud konzoly leteckých motorov (typ tilt - rotor) alebo celé krídla (typ tilt - Wing).Chvostová plocha takýchto konvertoplánov býva v tvare T s vyvýšeným stabilizátorom letu a výškovým kormidlom. Pri konvertoplánoch (typ tilt - motor) tvorí pritom zvislú chvostovú plochu len kýlovka bez smerového kormidla a konvertoplán sa bočne riadi elektronickým ovládaním nastavovania vhodného uhla nábehu listov vrtule jeho rotorov. Nevýhodou takýchto riešení je, že na presun konvertoplánu sa používajú prevažne iba dva motory s dlhými listami, ktoré majú malú nosnost, veľkú hlučnosť a vyvodzujú konvertoplánu malú cestovnú rýchlosť.Uvedené nedostatky odstraňuje konvertoplán s vertikálnym štartom a pristávaním, zložený z trupu, kabíny, aspoň jedného krídla a aspoň jedného leteckého motora, ktorý je buď pevne osadený na krídlach výkyvných z horizontálnej do vertikálnej polohy (typ tilt -wing), alebo dvojica ktorých je osadená výkyvne z horizontálnej do vertikálnej polohy výkyvnými konzolarni leteckého motora na koncoch pevných krídiel (typ tilt - rotor). Podstatou technického riešenia je, že na zadnej strane trupu konvertoplánu je za krídlami osadená v smere osi konvertoplánu z horizontálnej do vertikálnej polohy výkyvná konzola leteckého motora.Je pritom výhodné, ak je letecký motor konvertoplánu vrtuľový alebo turbínový, pričom v jeho kabíne môže byt umiestnené ovládanie nastavovania vhodného uhla nábehu hnacích listov aspoň jedného rotora.Tiež je výhodné, ak je letecký motor konvertoplánu dýzový, pričom v jeho kabíne môže byt umiestnené ovládanie nastavovania výkonu dýzy alebo turbíny aspoň jedného rotora.Ďalej je výhodné, ak je upevňovací segment výkyvnej konzoly horizontálne Výkyvné osadený k trupu konvertoplánu a ak je v kabíne umiesmené ovládanie vhodného uhla otáčania výkyvnej konzoly.Konvertoplán s vertikálnym štartom a pristávaním podľa technického riešenia pri vzlete, lete i pristávaní umožňuje až plné využitie tretieho výkonného leteckého motora na pohon pri súčasnom využívaní ďalších dvoch hnacích leteckých motorov, čo mu výrazne znižuje spotrebu pohonných hmôt, zvyšuje rýchlosť a obramosť vo vzduchu, ďalej mu skracuje nutnú dĺžku listov nosných vrtúľ alebo rozmery nutných dýzových, alebo turbínových motorov a zvyšuje rýchlosť i úžitkovú nosnú plochu. Použitie kratších listov vrtúľ na leteckých motoroch zároveň výrazne obmedzuje i vznik havárií pri núdzovom pristávaní. Pri vrtuľovom konvertopláne podľa technického riešenia vznikajú i podstatne menšie turbulencie vzduchu na listoch vrtúľ voči doterajšiemu stavu techniky, pričom konce kratších listov vrtúľ a menšie dýzové jeho motory vytvárajú počas letu podstatne menší nežiaduci hluk. Navyše konvertoplán podľa technického riešenia je založený na použití už konštrukčne osvedčených výkyvných konzol motorov (typ tilt - motor) alebo ich kombinácie s výkyvnými krídlami (typ tilt - Wing) soznámym elektronickým ovládaním ich výkonu a nastavovania vhodného uhla nábehu hnacích listov ich rotorov, čím je menej realizačne náročný na zhotovenie. Technické riešenie je taktiež menej technicky náročné na ovládanie voči súčasným dýzovým lietadlám s vertíkálnym štartom a pristávaním i koncepčne novému líetadlu s vertikálnym štartom a pristávaním podľa SK úžitkového vzoru č. z. 4108.Prehľad obrázkov na výkresochPríklad konštrukcie konvertoplánu s vertikálnym štartom a pristávaním podľa technického riešenia je schematicky znázornený na pripojených výkresoch, kde je na obr. l zobrazený čelný pohľad na Vrtuľový konvertoplán (typ tilt - motor) pri lete v horizontálnej polohe s maximálnym výkonom leteckých motorov, na obr. 2 pohľad zhora na vrtuľový konvertoplán zobrazený na obr. l a na obr. 3 bočný pohľad na konvertoplán zobrazený na obr. 1 pri lete v horizontálnej polohe s čiarkovane znázomenými výkyvnými konzolami leteckých motorov pri štarte alebo pristávaní vo vertikálnej polohe.Príklady uskutočnenia technického riešeniaTypický príklad vrtuľového konvertoplánu s vertikálnym štartom a pristávaním podľa technického riešenia je zobrazený na obr. l až 3. Konvertoplán je zložený z trupu l, kabíny 8 a krídel 2, na koncoch ktorých sú osadené z horizontálnej do vertikálnej polohy Výkyvné konzoly 3 leteckých motorov 4 (typ tilt - rotor), pričom na zadnej strane trupu 1 je za krídlami 2 cez upevňovací segment 7 osadená v smere osi konvertoplánu z horizontálnej do vertikálnej polohy výkyvná konzola 3 tretieho leteckého motora 4 a všetky rotory 6 leteckých motorov 4 sú osadené troma hnacími listami 5. V kabíne 8 je ďalej umiestnené ovládanie nastavovania vhodného uhla nábehu hnacích listov 5 rotora 6 leteckých motorov 4 osadených na koncoch jeho krídiel 2 a výkonu hnacích listov 5 rotora 6 tretieho leteckého motora 4.Vo východiskovej polohe má konvertoplán s vertikálnym štartom a pristávaním podľa technického riešenia všetky tri letecké motory 4 vypnuté a tri hnacíc listy 5 jeho rotorov 6 sú V pokoji a v horizontálnej polohe (pozri ich čiarkované zobrazenie na obr. 3). Pri štarte pilot konvertoplánu z kabíny 8 uvedie známym spôsobom do činnosti - rotácie všetky jeho tri letecké motory 4 tak, aby spoločne vyvíjalí ťažnú vztlakovú silu potrebnú na vertikálne nadvihnutie konvertoplánu do želanej výšky. Potom plynulo z kabíny 8 sklápa Výkyvné konzoly 3 leteckých motorov 4 z vertikálnej do horizontálnej polohy v smere osi trupu 1 a ovláda zadný tretí letecký motor 4 tak, aby počas sklápania všetkých leteckých motorov 4 i letu plnil i funkciu stabilizátora a výškového kormidla konvertoplánu, t. j. zadný treti letecký motor 4 sa sklápa do potrebného uhla v smere letu a to maximálne až do horizontálnej polohy v prípade vyváženia konvertoplánu, ktorá mu umožňuje maximálne využitie všetkých leteckých motorov 4 pri horizontálnom pohybe pozri obr. l až 3. Počas sklápania leteckých motorov 4 pritom konvertoplán ťažnou silou leteckých motorov 4 postupne zrýchľuje pohyb dopredu. Pn riadení konvertoplánu pilot z jeho kabíny 8 počas letu známym spôsobom cez ovládanie (napr. elektronické ako u konvertoplánoch typ tilt- rotor) nastaví vhodný uhol nábehu hnacích listov 5 rotora 6 leteckých motorov 4, ktoré sú osadené na jeho krídlach 2 a osobitne i vhodný výkon hnacích listov 5 tretieho rotora 6leteckého motora 4 tak, aby sa konvertoplán dostal do želaného smeru pohybu a udržoval mu potrebnú stabilnú výšku. Pristávanie konvertoplánu je pritom obráteným spôsobom štartu. Najskôr pilot z kabíny 8 konvertoplánu postupne zníži ťažnú silu všetkých leteckých motorov 4 za plynulého sklápania výkyvných konzol 3 leteckých motorov 4 z horizontálnej do vertikálnej polohy v smere osi trupu 1 do horizontálnej polohy hnacích listov 5 rotorov 6 zobrazenej čiarkovane na obr. 3, pričom pilot ovláda zadný tretí letecký motor 4 tak, aby počas sklápania všetkých leteckých motorov 4 plnil i funkciu stabilizátora. Potom konvertoplán postupným spomaľovanim rotácie hnacích listov 5 rotorov 6 leteckých motorov 4 kolmo pristane. Následne pilot z kabíny 8 známym spôsobom vyradí z činnosti všetky jeho tri hnacíc letecké motory 4 s troma hnacími listami 5 rotorov 6, čím uvedie konvertoplán do východiskovej polohy na prípadný opätovný vzlet.Ďalší príklad vrtuľového konvertoplánu s vertikálnym štartom a pristávaním podľa technického riešenia taktiež vyplýva zo schématíckého zobrazenia na obr. l až 3. Tento sa odlišuje od skôr opísaného iba v použití nastaviteľného uhla nábehu hnacích listov 5 rotora 6 i pri treťom jeho leteckom motore 4. Pri riadení konvertoplánu pritom pilot z kabíny 8 počas letu známym spôsobom cez jeho ovládanie(napr. elektronické ako u konvertoplánov typ tilt - rotor) pod potrebným uhlom nastaví vhodný uhol nábehu hnacích listov 5 rotora 6 pri všetkých leteckých motoroch 4 tak, aby sa konvertoplán dostal do želaného smeru pohybu a osobitne nastaví vhodný uhol nábehu hnacích listov 5 tretieho rotora 6 leteckého motora 4 tak, aby sa konvertoplán dostal do želaného smeru pohybu a počas letu udržoval i potrebnú stabilnú výšku, pričom postup pristávania a štartu takýchto konvertoplánov je analogický s opísaným prvým príkladom uskutočnenia.Iný priklad vrtuľového konvertoplánu s vertikálnym štartom a pristávaním podľa technického riešenia taktiež vyplýva z jeho schématíckého zobrazenia na obr. l až 3. Tento sa odlišuje od skôr opísaného prvého príkladu iba v tom, že k zadnej strane trupu 1 je za krídlami 2 konvertoplánu k trupu 1 horizontálne V smere osi konvertoplánu z horizontálnej do vertikálnej polohy leteckého motora 4 výkyvne osadený upevňovaci segment 7 výkyvncj konzoly 3. Fri riadení konvertoplánu pilot z kabíny 8 počas letu cez ovládanie nastaví vhodný uhol horízontálneho výkyvu výkyvnej konzoly 3 bud pri plnom alebo regulovanom výkone niektorého z leteckých motorov 4, pričom altemativne môže známym spôsobom cez ovládanie (napr. elektronické ako pri konvertoplánoch typ tilt - rotor) ovládať i nábeh hnacích listov 5 rotora 6 pri aspoň jednom alebo všetkých leteckých motoroch 4 tak, aby sa konvertoplán dostal do želaného smeru pohybu a udržoval potrebnú stabilnú výšku, pričom postup pristávania a štanu takýchto konvertoplánov je zhodný s už opísanými príkladmi uskutočnenia.Opísané a vyobrazené uskutočnenia konvertoplánu s vertikálnym štartom a pristávaním nie sú pritom všetkými možnými riešeniami podľa technického riešenia, nakoľko rotory leteckých motorov môžu byt osadené dvoma prípadne viac ako štyrmi hnacími listami. Altemativne môže byt pri všetkých skôr opísaných uskutočneniach technického riešenia známym spôsobom otočné osadené krídlo (alebo dve kridla) konvertoplánu v smere z horizontálnej do vertikálnej polohy aspoň jedným pevným motorom (typ tilt - Wing), pričom pilot takéhoto konvertoplánu po štarte plynulo sklápa z vertikálnej do horizontálnej polohy,miesto výkyvných konzol leteckých motorov upevnených na koncoch krídiel, priamo krídla s upevneným aspoň jedným leteckým motorom (spravidla dvoma i viacerými le SK 4460 Uteckými motormi) a ovláda zadný tretí letecký motor tak,aby počas sklápanía krídiel s leteckými motormi a letu plnil i funkciu stabilízátora a výškového kormidla konvertoplánu, t. j. zadný tretí letecký motor sklápa do potrebného uhla v smere letu maximálne až do horizontálnej polohy v prípade vyváženia konvertoplánu, ktorá mu umožňuje maximálne využitie všetkých leteckých motorov pri horizontálnom pohybe. Počas sklápania leteckých motorov pritom konvertoplán ťažnou silou leteckých motorov postupne zrýchľuje svoj pohyb dopredu. Pri riadení konvertoplánu pilot z jeho kabíny počas letu známym spôsobom cez ovládanie (napr. elektronické ako pri konvertoplánoch typ tilt - wing) nastaví vhodný uhol nábehu hnacích listov rotora leteckých motorov a osobitne i vhodný výkon hnacích listov tretieho rotora leteckého motora tak, aby sa konvertoplán dostal do želaného smeru pohybu a udržoval potrebnú stabilnú výšku, prípadne pri altematívnom uskutočnení s horizontálne výkyvnou konzolou zadného leteckého motora nastaví vhodný uhol horizontálneho výkyvu výkyvnej konzoly zadného leteckého motora pri plnom alebo regulovanom výkone niektorého z leteckých motorov tak, aby sa konvertoplán dostal do želaného smeru pohybu a udržoval potrebnú stabilnú výšku. Obráteným postupom konvertoplán pred pristávaním spomaľuje a jeho pristávanie je obráteným spôsobom štartu. Najskôr pilot z kabíny konvertoplánu postupne zníži ťažnú silu všetkých leteckých motorov za plynulého sklápania krídiel s leteckými motormi z horizontálnej do vertikálnej polohy, pričom ovláda zadný tretí letecký motor tak, aby počas sklápania všetkých leteckých motorov plnil i funkciu stabilizátora a potom konvertoplán postupným spomaľovaním rotácie hnacích listov rotorov leteckých motorov kolmo pristane. Následne pilot z kabíny známym spôsobom vyradí z činnosti všetky jeho tri hnacie letecké motory s hnacími listami rotorov, čím uvedie konvertoplán do východiskovej polohy na prípadný opätovný vzlet. Taktiež pri všetkých skôr opísaných príkladoch podľa tohto technického riešenia môže byť aspoň jeden hnací letecký motor bud turbínový alebo dýzový, ktorého výkon môže byť pilotom známym spôsobom ovládaný, napr. elektronickým ovládaním z kabíny konvertoplánu.Konvertoplán s vertikálnym štartom a pristávaním podľa technického riešenia je vhodný ako rýchly letecký dopravný prostriedok osôb a nákladu na miesta neumožňujúce horizontálny štart lietadla, napr. na paluby lodí, strechy budov a do ťažšie prístupných lokalít s malou pristávacou plochou.1. Konvertoplán s vertikálnym štartom a pristávaním,zložený z trupu, kabíny, aspoň jedného krídla a aspoň jedného leteckého motora, ktorý je bud pevne osadený na krídlach výkyvných z horizontálnej do vertikálnej polohy(typ tilt - wing), alebo dvojica ktorých je osadená výkyvne z horízontálnej do vertikálnej polohy výkywiými konzolami leteckého motora na koncoch pevných krídiel (typ tilt-rotor),vyznačujúci sa tým,ženazadnej strane trupu (l) je za krídlami (2) osadená v smere osi konvertoplánu z horizontálnej do vertikálnej polohy výkyvná konzola (3) leteckého motora (4).2. Konvertoplán s vertikálnym štartom a pristávaním podľanároku Lvyznačujúci sa tým,žejeho letecký motor (4) je vrtuľový alebo turbínový.3. Konvertoplán s vertikálnym štartom a pristávaním podľanárokuLvyznačujúci sa tým,žejeho letecký motor (4) je dýzový.4. Konvertoplán s vertikálnym štartom a pristávaním podľa nároku 1 alebo 2, vyznačuj úci sa t ý m , že v kabíne (8) je umiestnené ovládanie nastavovania vhodného uhla nábehu hnacích listov (5) aspoň jedného rotora (6).5. Konvertoplán s vertikálnym štartom a pristávaním podľa nároku l alebo 2, vyznačujúci sa t ý m , že v kabíne (8) je umiestnené ovládanie nastavovania výkonu dýzy alebo turbíny aspoň jedného rotora (6).6. Konvertoplán s vertikálnym štartom a pristávaním podľanároku Lvyznačujúci sa tým,žeupevňovací segment (7) výkyvnej konzoly (3) je horizontálne výkyvne osadený k trupu (l) konvertoplánu.7. Konvertoplán s vertikálnym štartom a pristávaním podľa nároku 2 a/alebo 6, vyznačuj úci sa t ý m , že v kabíne (6) je umiestnené ovládanie vhodného uhla horizontálneho výkyvu výkyvnej konzoly (3).

MPK / Značky

MPK: B64C 29/00

Značky: štartom, pristávaním, konvertoplán, vertikálnym

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/6-u4460-konvertoplan-s-vertikalnym-startom-a-pristavanim.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Konvertoplán s vertikálnym štartom a pristávaním</a>

Podobne patenty