Роторна глава на автожир
Собственици на патент RU 2263047:
Изобретението се отнася до летателни апарати с ротационни крила, по-специално до автожири. Предложената глава съдържа роторна главина, свързана с шарнирното съединение на главината, и аеродинамична повърхност, свързана с оста на главината. Тази повърхност е разположена по такъв начин, че изчислената точка на приложение на възникващата върху нея резултантна аеродинамична сила се измества към опашната част на автожира от оста на надлъжното трептене на втулката. Освен това, определената аеродинамична повърхност е монтирана върху елемент, твърдо свързан с оста на втулката. Аеродинамичната повърхност може да бъде снабдена със средство за промяна на ъгъла на нейното монтиране, да бъде разположена от двете страни на надлъжната равнина на симетрия на автожира и да бъде симетрична по отношение на тази равнина на симетрия. Техническият резултат от изобретението е да се повиши аеродинамичната стабилност на ротора на автожира по време на полет и да се намали нивото на вибрации на главата на ротора. 3 т.п. f-ly, 3 ил.
Изобретението се отнася до авиацията и по-точно до проектирането на автожири.
Недостатъкът на известната конструкция е недостатъчната аеродинамична стабилност на ротора на жироплана по време на полет, което води до нестабилност на целия самолет по време на полет.
Недостатък на известната конструкция е и недостатъчната аеродинамична стабилност на ротора на автожира в полет, което води до нестабилност на целия самолет в полет. В допълнение, добре познатият дизайн се характеризира със сравнително високо ниво на вибрации на главата на ротора, поради наличието на механични и аеродинамични дисбаланси на ротора.
Изобретението позволява да се увеличи аеродинамичната стабилност на ротора на автожира по време на полет, както и да се намали нивото на вибрация на главата на ротора.
Уточненотехническият резултат се постига благодарение на факта, че роторната глава на автожира, съдържаща възела на главината на ротора, свързана с въртящото се съединение на главината, е снабдена с аеродинамична повърхност, свързана с елемента на главата на ротора, фиксиран спрямо оста на главината и разположен по такъв начин, че изчислената точка на приложение на получената аеродинамична сила, възникваща върху тази повърхност, се измества към опашната част на автожира от оста на надлъжното колебание на главината .
Посоченият технически резултат се постига и поради факта, че аеродинамичната повърхност е оборудвана със средство за промяна на ъгъла на нейното монтиране.
Това допълнително осигурява възможност за "настройване" на позицията на аеродинамичната повърхност към даден диапазон от скорости на полета, което се извършва на земята или директно в полет.
Този технически резултат се постига и поради факта, че аеродинамичната повърхност е разположена от двете страни на надлъжната равнина на симетрия на автожира.
Това разположение на аеродинамичната повърхност (в сравнение с едностранното й разположение) улеснява аеродинамичното балансиране на роторната система и нейното окачване.
Този резултат се постига и в случай, че аеродинамичната повърхност е направена симетрична по отношение на надлъжната равнина на симетрия на автожира.
Фигура 1 показва конструкцията на роторната глава на автожира съгласно настоящото изобретение; елементите на главината на ротора на автожира са показани в позиция, съответстваща на местоположението на лопатките на главния ротор на автожира по надлъжната ос на последния. Фигура 2 показва автожир (изглед отгоре) съгласно настоящото изобретение с аеродинамична повърхност, асиметрично разположена спрямо надлъжната равнина на симетрия на автожира. Фигура 3 показваавтожир (изглед отгоре) съгласно настоящото изобретение с аеродинамична повърхност, разположена симетрично спрямо надлъжната равнина на симетрия на автожира.
Главата на ротора на автожира съдържа (вижте фигура 1) роторната втулка 1, фиксирана върху оста 2, монтирана на лоста 3, свързан с пантата 4, люлееща втулката на стъпка, т.е. около оста 5 на надлъжната люлка. Стъпката на шарнира 4 на люлеещата се втулка, от своя страна, е свързана с ролката на люлеещата се втулка на пантата 6, която е здраво закрепена към носещата рамка 7 на автожира. Пантата 4, люлееща втулката на стъпка, и пантата 6, люлееща втулката в ролка, образувайки карданното окачване на втулката 1, могат да бъдат направени под формата на единична панта, например под формата на шарнир тип топка или под формата на панта на гъвкави връзки, като същевременно се запазват функциите, присъщи на комбинацията от отделни панти. Бузите 8 са здраво свързани с втулката 1 (на фигура 1 се вижда само една, разположена по-близо до наблюдателя), между които на оста 9 е фиксирана кобилица 10, към която са директно прикрепени лопатките на ротора на жироплана (не е показано на фигура 1). Пръти 11 са шарнирно закрепени към лоста 3 (само един от тях се вижда на фигура 2, разположен по-близо до наблюдателя) на системата за управление на ротора на автожира (не е показан).
Главата на ротора е снабдена с аеродинамична повърхност 12, свързана с фиксиран спрямо оста на втулковия елемент на роторната глава, например с лост 3 (както е показано на фигура 1) или фиксирана по отношение на оста 2 на втулковия елемент на шарнира. Като аеродинамична повърхност 12 може да се използва елемент от типа "крило", т.е. елемент, способен да генерира повдигане, когато тече около него. В същото време се избират геометричните характеристики на аеродинамичната повърхност 12, които осигуряват постигането в условия на нарушен потокдекларираният технически резултат в даден диапазон от скорости на полета.
Аеродинамичната повърхност 12 е разположена по такъв начин, че изчислената точка 13 на прилагане на произтичащата аеродинамична сила, възникваща върху тази повърхност, се измества към опашката на жироплана от оста 5 на надлъжното колебание на втулката на разстояние "L".
Аеродинамичният профил 12 може да бъде снабден със средство 14 за промяна на неговия монтажен ъгъл а. Споменатото средство може да бъде направено по-специално под формата на рейка с променлива дължина, шарнирно свързана с аеродинамичната повърхност 12 и фиксирана спрямо оста на втулковия елемент на главата на ротора (например с лост 3). Дължината на стелажа може да се променя ръчно (на земята) или с помощта на електрическо, хидравлично или друго задвижване (основно дистанционно в полет). При това изпълнение на средствата 14 за промяна на ъгъла на монтаж на аеродинамичната повърхност, последната е монтирана с възможност за промяна на ъгловото му положение, например, както е показано на фигура 1, с помощта на шарнир 15. Възможно е да се използват други известни средства, които осигуряват възможност за промяна на ъгловото положение на аеродинамичната повърхност 12 и последващо надеждно задържане (фиксиране) на него в дадено положение.
Аеродинамичната повърхност 12 може да бъде разположена както от едната страна на надлъжната равнина 16 на симетрия на автожира, така и от двете страни на последния, но да бъде асиметрична по отношение на надлъжната равнина 16 на симетрия на автожира (последната версия на местоположението на аеродинамичната повърхност е дадена на фигура 2, главният ротор с лопатки 17 е показан произволно позиция). В конкретен случай аеродинамичната повърхност 12, разположена от двете страни на надлъжната равнина на симетрия на автожира, може да бъде направенасиметричен по отношение на надлъжната равнина 16 на симетрията на автожира (такова разположение на аеродинамичната повърхност е показано на фигура 3, главният ротор с лопатки 17 е показан в произволна позиция). Ъгълът на монтаж а на аеродинамичния профил 12 може да се дефинира по-специално като ъгълът между хордата 18 на неговия профил и равнината 19, перпендикулярна на оста 2 на роторната главина. Линии 18' и 18" на фиг. 1 показват възможни отклонения на ъгловото положение на линията на хордата 18 при промяна на ъгъла α на монтажа на аеродинамичната повърхност 12.
Роторната глава на жироскопа работи по следния начин. По време на полет роторът на автожира, фиксиран върху главината 1, се върти заедно с него около оста 2. Позицията на ротора на автожира по време на полет се контролира от пилота чрез промяна на позицията на контролния стик (не е показан), свързан чрез системата за управление с пръти 11. Прътите 11 предават контролното действие към шарнирния лост 3, твърдо свързан с оста 2 на главината 1 на ро тор. Промените в положението в пространството на оста 2 на втулката 1 водят до промени в положението на въртящия се ротор на автожира, което съответства на определени вертикални и хоризонтални компоненти на скоростта на полета.
Аеродинамичната повърхност 12 е фиксирана в определено положение с помощта на средство 14 за промяна на ъгъла α на нейната инсталация, зададен за положението на ротора на автожира при избраната скорост на полета.
Роторът на автожира по време на полет може да бъде повлиян от различни смущаващи фактори, водещи до дестабилизация на полета. Един от тези дестабилизиращи фактори е внезапен порив на вятъра, който може да доведе до рязка промяна в положението на равнината на въртене на роторните лопатки 17 на автожира и в резултат на това до загуба на стабилност по време на полет от автожира. В предложения дизайн на главата на роторана жироплана, заедно с промяната в ъгловото положение на оста 2 на главината на ротора (по-специално главата му), под въздействието на внезапно смущение, се променя и ъгловото положение на аеродинамичната повърхност 12. В резултат на това ъгълът на атака на аеродинамичната повърхност 12 към насрещния поток се увеличава, което води до промяна в аеродинамичната сила, приложена към тази повърхност в точка 13, която има тенденция да върне аеродинамичната повърхност 12 до нейното първоначално положение по отношение на настъпващия поток. Посочената сила се прилага към главината на ротора чрез лоста с „L” рамо, опитвайки се (без никакво усилие от страна на пилота) да компенсира външното смущение. По този начин се повишава аеродинамичната стабилност на ротора на автожира по време на полет. В същото време се постига ефектът на подрязване на системата за управление на жироскопа.
Чрез избиране на рамото "L", площта на аеродинамичната повърхност 12, в комбинация с избора на ъгъл α, се постига необходимата аеродинамична стабилност на ротора (и дадения трим) на тангажа и чрез избор на позицията на аеродинамичната повърхност 12 спрямо надлъжната равнина 16 на симетрия на автожира, както и неговата форма, се постига определената стабилност на търкаляне. В допълнение, с дадена асиметрия на позицията на аеродинамичната повърхност 12 спрямо надлъжната равнина 16 на симетрия на жироплана (както е показано на фигура 2) и избран ъгъл α и геометрията на тази повърхност, се постига компенсация (поне частична) на известната асиметрия в разпределението на повдигащите сили между "лявата" и "дясната" страна на въртящия се ротор.
В някои режими на полет, поради наличието на механични и аеродинамични дисбаланси в ротора, има вибрации на главата на ротора, по-специално на лоста 3, които се предават през прътите 11 и по-нататък през системата за управление на роторана лоста за управление. В известните конструкции на автожири, вибрациите на лостовете за управление могат да достигнат нива, при които ефективното управление на автожира става трудно. Компонентите на вибрационните премествания на главата на ротора, които се проявяват като напречни премествания на аеродинамичната повърхност 12, се потискат от него поради възникването на аеродинамични амортизиращи сили. А това от своя страна също спомага за повишаване на стабилността на ротора на автожира по време на полет и улеснява работата на пилота.
1. Главата на ротора на автожира, съдържаща възела на роторната главина, свързана с шарнира на главината, аеродинамичната повърхност, свързана с оста на главината и поставена така, че очакваната точка на приложение на произтичащата аеродинамична сила, възникваща върху тази повърхност, е изместена към опашката на автожира от оста на надлъжното колебание на главината, характеризираща се с това, че определената аеродинамична повърхност е монтирана върху елемент твърдо свързан към определената ос на главината.
2. Роторна глава на автожир съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че аеродинамичната повърхност е снабдена със средство за промяна на ъгъла на нейното монтиране.
3. Роторна глава на автожира съгласно претенция 1 или 2, характеризираща се с това, че аеродинамичната повърхност е разположена от двете страни на надлъжната равнина на симетрия на автожира.
4. Роторна глава на автожира съгласно претенция 3, характеризираща се с това, че аеродинамичната повърхност е симетрична по отношение на надлъжната равнина на симетрия на автожира.