О ВОЗМОЖНОСТИ СОЗДАНИЯ ВЕРТОЛЕТА НОВОГО ТИПА «ВИНТОЛЕТ», ЛЕТАЮЩЕГО ВО ВСЕМ ДИАПАЗОНЕ СКОРОСТЕЙ ВИНТОВЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

О ВОЗМОЖНОСТИ СОЗДАНИЯ ВЕРТОЛЕТА НОВОГО ТИПА «ВИНТОЛЕТ», ЛЕТАЮЩЕГО ВО ВСЕМ ДИАПАЗОНЕ СКОРОСТЕЙ ВИНТОВЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

© С.Г.Зубков, В.И.Резниченко, Д.С.Хмель
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Авиация и воздухоплавание"
2005 г.

Рассматривается возможность создания скоростного вертолета, в дальнейшем «Винтолет(ВКД)», предложенного докладчиком в дипломной работе в 1988г.

1. Обзор существующих летательных аппаратов вертикального взлета и посадки (ЛАВВиП), рассмотрение основных особенностей обтекания самолетных и вертолетных винтов и обоснование концепции винтолета.

Развитие ЛАВВиП винтового типа от первых, вертикально взлетающих самолетов типа конвертоплан, до аппаратов c поворотными винтами XV 15 и реактивных ЛАВВиП и краткая характеристика достоинств и трудностей в реализации проектов, их эффективности и удобства эксплуатации. Развитие вертолетной техники и новых решений для увеличения скорости полета вертолета и ограничения скорости полета вертолета, связанные с неравномерностью обтекания лопасти.

Создание вертолета, летающего во всем диапазоне скоростей винтовых летательных аппаратов, возможно при устранении на несущем винте неравномерности обтекания лопастей и представляет большой интерес для решения задачи создания ЛАВВиП. Рассматривается концепция ЛАВВиП на основе несущего винта, работающего в горизонтальном полете таким образом, что сила, создаваемая на винте, может быть отклонена в любом направлении – винтолет.

2. Оценка характеристик несущего винта винтолета с представлением результатов расчетов в виде графиков на основе проведенного расчета cоосного винта с шарнирно закрепленными лопастями с упругостью в заделке, с учетом возникновения гармоник колебания лопасти вокруг шарнира для различных значений шага винта и скорости обтекания. Анализ углов колебания лопасти. Оценка возможных характеристик жесткого скоростного несущего винта с применением стреловидности лопастей.

Анализ полученных характеристик винта винтолета при отклонении вектора силы в любом направлении.

Основные преимущества предлагаемой несущей системы: винт лишен недостатков, возникающих у вертолетных несущих винтов, связанных с неравномерностью обдувки лопастей при вращении, и может быть использован во всем возможном для пропеллеров диапазоне скоростей.

3. Возможные компоновочные решения ЛАВВиП винтолет:

а) ДПЛА;

б) ЛАВВиП для 1-2 человек – спортивно-акробатический многоцелевой;

в) бизнес-класса или транспортный;

г) маневренный ЛАВВиП на основе винтовентилятора.

Отсутствие поворачиваемых частей в конструкции позволяет значительно упростить конструкцию винтолета. В конструкции винтолета можно применить уже существующие разработки, так как несущий винт винтолета с силовой установкой близок по конструкции к винтомоторной группе ЛА с поворачиваемыми винтами, а система управления дифференциальным и общим шагом лопастей близка к применяемой на вертолетном винте соосной схемы.

4. Основные проблемы, которые необходимо решить для создания ЛАВВиП такого типа:

- особенности силовой установки для привода винта;

- конструирование винта на основе математической модели аэроупругих колебаний лопастей;

- конструктивные проблемы, связанные с особенностями компоновочных схем винтолета.

5. Основные конструктивные проблемы ЛАВВиП винтолет могут быть решены на основе применения конструкций из современных композиционных материалов.

Анализ возможных конструктивных решений на основе композиционных материалов для обеспечения создания воздушного винта и конструкции аппарата и оценка их весовой эффективности.

6. Оценка летно-технических характеристик винтолета и анализ эффективности ЛА винтолет по сравнению с другими типами ЛАВВИП.

ЛАВВиП винтолет будет обладать высокой маневренностью, сможет приземляться на любую неподготовленную площадку, будет обладать большей, чем у обычных вертолетов, дальностью полета и меньшим удельным расходом топлива. Винтолет сможет зависать, осуществлять вертикальный взлет, посадку, полет и маневрирование как с малыми скоростями, так и со скоростями, намного превышающими скорость полета вертолетов. В отличие от аппаратов с поворотными винтами, где для полета используется крыло, а переразмеренный винт не догружается в полете, создавая только тягу, часть которой идет на преодоление сопротивления несущего крыла, у винтолета отсутствует крыло, и все аэродинамические силы создаются на винте, что обусловливает некоторое упрощение конструкции в сочетании с более оптимальной загрузкой винта в полете.