Индивидуальный летательный аппарат, позволяющий человеку быстро и просто подниматься в воздух, является давней мечтой конструкторов и любителей авиации. Тем не менее, ни один проект такого рода пока не смог в полной мере решить все поставленные задачи. Весьма интересный образец сверхлегкого и сверхкомпактного автожира, способного поднять в воздух человека и небольшой груз, в конце сороковых годов был предложен конструктором Ф.П. Курочкиным.

Проект сверхлегкого автожира, пригодного для индивидуального использования, стартовал в 1947 году. Студент-выпускник Московского авиационного института Ф.П. Курочкин предложил разработать и построить компактный безмоторный летательный аппарат, при помощи которого можно было бы поднять над землей полезную нагрузку в виде одного человека. Конструктор предлагал строить автожир, используя уже известные и опробованные решения в сочетании с некоторыми новыми оригинальными идеями. Такой подход позволил получить определенные успехи.


Проработка актуальных вопросов началась в том же 1947 году с проверки масштабного макета перспективной авиационной техники. Требуемый макет был изготовлен студентом самостоятельно. Наиболее крупным элементом модели, предназначенной для проверок и испытаний, являлся манекен в масштабе 1:5. Масштабная фигура человека получила лыжи, а также подвесную систему ранцевого типа. Последняя оснащалась несколькими стойками, на которых располагалась втулка несущего винта. С точки зрения основных особенностей конструкции модель для испытаний полностью соответствовала более позднему полноразмерному прототипу.

Уменьшенная модель сверхлегкого автожира была доставлена в Военно-воздушную академию им. Н.Е. Жуковского, где планировалось провести необходимые исследования. Площадкой для испытаний должна была стать аэродинамическая труба Т-1 академии. «Лыжник» с индивидуальным летательным аппаратом должен был размещаться в рабочей части трубы и фиксироваться в нужном месте при помощи проволоки. Имитатор буксировочного троса длиной 4 м позволял создать условия, максимально близкие к практической эксплуатации автожира. Свободный конец проволоки закреплялся на пружинных весах, что позволяло определить требуемую для взлета тягу.

Испытания манекена с автожиром достаточно быстро показали правильность использованных идей. При постепенном увеличении скорости воздушного потока, соответствующего разгону автожира при помощи буксировщика, несущий винт раскручивался до потребных скоростей, создавал достаточную подъемную силу и взлетал вместе со своей полезной нагрузкой. Модель вела себя устойчиво и держалась в воздухе уверенно, не показывая никаких негативных тенденций.


Интересным проектом заинтересовались ведущие специалисты авиационной отрасли, занимавшиеся иными «серьезными» проектами. К примеру, на разработку Ф.П. Курочкина обратил внимание академик Б.Н. Юрьев. Среди прочего, он несколько раз демонстрировал коллегам и студентам устойчивость модели. Для этого с помощью указки академик толкал манекен. Тот, сделав несколько колебаний по крену и рысканью, быстро возвращался в исходное положение и продолжал «полет» правильным образом.

Исследования уменьшенной модели позволили собрать достаточный объем данных, и на их основе разработать проект полноценного индивидуального летательного аппарата. Проектирование и последующая сборка автожира заняла некоторое время, и испытания опытного образца удалось начать только в 1948 году. Одной из причин того, что разработка проекта заняла определенное время, стала необходимость проработки конструкции систем управления и контроля. Подобные задачи, тем не менее, были успешно решены.

По задумке Ф.П. Курочкина, все элементы сверхлегкого автожира должны были крепиться несложной металлической конструкции, находящейся за спиной летчика. В ее составе имелась пара вертикальных силовых элементов неправильной формы и горизонтальная треугольная деталь. Для сокращения массы металлические пластины имели перфорацию. От верхней детали должны были отходить металлические полосы, выполнявшие функции плечевых лямок и опор для других деталей.


Летчик должен был надевать автожир на себя, используя ременную подвесную систему по типу парашютной. Несколько ремней могли плотно обхватить тело летчика и зафиксировать основные агрегаты автожира в требуемом положении. При этом проектом предусматривались некоторые меры, направленные на повышение удобства работы. Так, на нижних ремнях предлагалось крепить небольшое прямоугольное сиденье, упрощавшее длительный полет.

Сверху на плечевых полосах и на задней треугольной пластине предлагалось жестко крепить три металлические трубчатые стойки. По одной такой детали находилось на каждом ремне, третья помещалась на задней детали. Стойки, изгибаясь, сходились над головой летчика. Там на них закреплялось основание для подвижной втулки единственного винта. Спереди на подвесной системе должна была устанавливаться система из трех труб, необходимых для установки устройств контроля и управления. Таким образом, несмотря на минимальные габариты и массу, автожир Курочкина получил полноценные органы управления и даже некое подобие приборной доски.

В рамках нового проекта была создана оригинальная втулка несущего винта с автоматом перекоса нестандартной компоновки. Непосредственно на стойках помещалась ось винта, выполненная в виде трубы сравнительно большого диаметра. Снаружи на ней имелся подшипник для установки кольца с креплениями лопастей. Подвижный диск автомата перекоса был размещен над основной осью и имел шарнирные средства соединения с лопастями. Управлять работой автомата перекоса предлагалось при помощи ручки циклического шага. Ее сделали из металлической трубы. Верхний торец такой ручки соединялся с подвижным диском автомата перекоса. Изгибаясь, труба выводила ручку вперед и вправо, к руке пилота.


Также втулка несущего винта получила устройство принудительной раскрутки. Его выполнили в виде барабана требуемого диаметра, являвшегося частью оси винта. Принудительная раскрутка винта должна была осуществляться с использованием закрепленной на земле проволоки, по принципу тросового стартера. Таким образом, несущий винт можно было разгонять как с использованием набегающего потока, так и при помощи дополнительных средств.

Несущий винт автожира Ф.П. Курочкина имел три лопасти смешанной конструкции. Основным силовым элементом лопасти был металлический трубчатый лонжерон длиной более 2 м. На него предлагалось устанавливать фанерные нервюры. Носок лопасти так же выполнили из фанеры. Поверх силового набора, в том числе фанерных носков, натянули полотняную обшивку. От негативных факторов лопасть защищал слой аэролака.

Контролировать несущий винт предлагалось при помощи вертикальной ручки, отдаленно напоминающей органы управления вертолетов и автожиров. Меняя положение ручки, летчик мог требуемым образом качать диск автомата перекоса и корректировать циклический шаг. Несмотря на специфическую конструкцию, такая система управления была простой в использовании и в полной мере решала возлагаемые на нее задачи.


Передние стойки, смонтированные на подвесной системе, образовывали опору для упрощенной «приборной доски». На небольшой прямоугольной панели смонтировали измеритель скорости с собственным приемником воздушного давления и вариометр. Любопытно, что эти приборы не имели никакой дополнительной защиты. Внутренние детали прикрывались лишь штатными корпусами. В передней части треугольной рамы для приборов находился замок для буксировочного троса. Замок управлялся пилотом и контролировался при помощи небольшого штурвала, установленного на нижней трубе рамы.

Автожир Курочкина был выполнен разборным. Перед транспортировкой изделие можно было разобрать на сравнительно мелкие детали и агрегаты. Все элементы разобранного летательного аппарата можно было уложить в пенал длиной 2,5 м и диаметром 400 мм. Малая масса позволяла переносить пенал с автожиром силами нескольких человек. При этом необходимость в нескольких носильщиках была обусловлена, в первую очередь, большими размерами пенала.

В 1948 году Ф.П. Курочкин и его коллеги изготовили опытный образец индивидуального сверхлегкого автожира. Вскоре начались испытания летательного аппарата, площадкой для которых стало летное поле вблизи подмосковной платформы Соколовская. Летчиком-испытателем стал сам конструктор-энтузиаст. Для обеспечения полноценных летных испытаний авторам проекта выделили грузовик ГАЗ-АА, который предполагалось использовать в качестве буксировщика.


По известным данным, во время испытаний раскрутка несущего винта выполнялась преимущественно при помощи проволоки. В таком случае появлялась возможность максимально быстро получить требуемые обороты и подниматься в воздух. Без использования принудительной раскрутки летчику-испытателю пришлось бы взлетать из кузова автомобиля-буксировщика после требуемого его разгона. Впрочем, во время испытаний следовало проработать все варианты взлета.

Система принудительной раскрутки показала себя самым лучшим образом. Выполняя разбег, летчик мог сделать всего несколько шагов, после чего несущий винт набирал нужные обороты и создавал требуемую подъемную силу. Дальнейший разгон летчика, в том числе и за счет буксировщика, позволял увеличить подъемную силу и подняться в воздух. При помощи 25-метрового буксировочного троса автожир Ф.П. Курочкина мог подняться на высоту до 7-8 м. Полеты на буксире проводились при скоростях не более 40-45 км/ч.

Достаточно быстро было установлено, что полноразмерный сверхлегкий автожир по своим летным данным почти не отличается от предыдущей масштабной модели. Летательный аппарат уверенно держался в воздухе, показывал приемлемую устойчивость и слушался ручки управления. Взлет и посадка так же не были связаны с какими-либо проблемами.

Насколько известно, по тем или иным причинам Ф.П. Курочкин и его коллеги так и не смогли завершить испытания оригинального летательного аппарата. После нескольких полетов, давших положительные результаты, испытания были прекращены. Почему проект завершился на этой стадии и не получил дальнейшего развития – неизвестно. По неким неизвестным причинам работы были свернуты и не привели к практическим результатам. Специалисты смогли собрать массу сведений о необычном варианте автожира, но их так и не удалось использовать на практике.


Оригинальный проект сверхлегкого автожира для индивидуального использования, предложенный молодым авиаконструктором Ф.П. Курочкиным, представлял большой интерес с точки зрения перспективных путей развития техники. В рамках инициативного проекта предлагалось реализовать и проверить несколько необычных идей, позволявших получить многоцелевое транспортное средство максимально простой конструкции. В то же время, по неким причинам такой летательный аппарат не смог пройти весь цикл испытаний и потерял шансы пойти в серию.

По некоторым данным, в ходе доводки и совершенствования автожир Курочкина мог получить собственную силовую установку в виде компактного и маломощного двигателя. В результате такой доработки автожир перешел бы в категорию вертолетов. С помощью двигателя летчик мог бы самостоятельно разгоняться и взлетать, не нуждаясь в буксировщике. Кроме того, мотор давал возможность совершать самостоятельный полет на нужных скоростях и высотах с выполнением различных маневров. Такой летательный аппарат, к примеру, мог бы найти применение в спорте. При должной инициативности потенциальные эксплуатанты могли бы найти автожиру или вертолету и иное применение.


Тем не менее, проект Ф.П. Курочкина не был лишен некоторых недостатков, затруднявших эксплуатацию техники в тех или иных целях. Пожалуй, главной проблемой являлся большой диаметр несущего винта, способного создавать требуемую подъемную силу. Крупная конструкция могла быть достаточно хрупкой и потому бояться любых повреждений. Неаккуратный разбег или разгон вполне мог привести к повреждению лопастей вплоть до невозможности полета. Использование собственного двигателя, при всех преимуществах, приводило к росту взлетной массы и связанным с ним проблемам.

Наконец, дальнейшее развитие проекта могло быть оправдано только в случае наличия реальных практических перспектив. Даже сейчас, имея современный опыт, трудно представить, в какой сфере мог бы пригодиться малогабаритный одноместный автожир. В конце сороковых годов прошлого века этот вопрос, по всей видимости, тоже остался без ответа.

Оригинальный проект сверхлегкого автожира Ф.П. Курочкина прошел стадию проверок модели в аэродинамической трубе, а затем был доведен до стадии испытаний полноценного опытного образца. Однако эти проверки не были завершены, и от оригинального летательного аппарата отказались. В дальнейшем советские конструкторы продолжили изучать тематику легких и сверхлегких автожиров, однако все новые разработки такого рода имели менее смелый облик и больше напоминали технику традиционных конструкций. Впрочем, в связи с некоторыми известными обстоятельствами, значительное число этой техники тоже не дошло до практической эксплуатации.


По материалам сайтов:
http://airwar.ru/
https://paraplan.ru/
http://strangernn.livejournal.com/

topwar.ru

 

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к одному из видов винтокрылых летательных аппаратов — автожиру.

Автожиры могут применяться в условиях безаэродромного базирования, когда применение самолетов невозможно из-за отсутствия подготовленной взлетно-посадочной полосы для взлета и посадки, а применение вертолетов чрезмерно дорого. Для обеспечения безаэродромной эксплуатации автожир должен иметь конструкцию, позволяющую осуществить взлет с места (прыжковый взлет) и точечную посадку.

Известен автожир С-30 (Жабров, Автожир и геликоптер, 1939 г., главы VI-VII), состоящий из кабины с размещенными в ней органами управления, шасси, оперения, несущего винта, включающего в себя лопасти и втулку несущего винта с зубчатым колесом, силовой установки, включающей двигатель и маршевый винт, механической трансмиссии для стартовой раскрутки несущего винта, включающей вал, передающий крутящий момент на зубчатое колесо втулки несущего винта, и управляемую фрикционную муфту, соединяющую вал с двигателем через угловой редуктор.

Основной причиной, не позволяющей реализовать в данной конструкции автожира короткий и прыжковый взлет, является отсутствие механизма управления общим шагом несущего винта: из-за невозможности обеспечения нулевой подъемной силы несущего винта исключается возможность стартовой раскрутки несущего винта до оборотов, достаточных для выполнения прыжкового взлета из-за уменьшения реакций шасси и уменьшения трения опор, противодействующего реактивному моменту несущего винта.
оме того, исключена возможность создания прироста тяги несущего винта, превышающей вес автожира.

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является автожир Р.Хафнера, состоящий из кабины с размещенными в ней органами управления, шасси, оперения, несущего винта, включающего в себя лопасти и втулку несущего винта с зубчатым колесом и механизмом управления общим шагом лопастей, обеспечивающим диапазон изменения углов установки лопастей от минимального угла, при котором на режиме стартовой раскрутки несущего винта не создается подъемной силы, до угла, при котором создается подъемная сила, превышающая вес автожира, органа управления общим шагом лопастей несущего винта с возможностью фиксации в полетном положении, силовой установки, включающей двигатель и маршевый винт, механической трансмиссии для стартовой раскрутки несущего винта, включающей вал, передающий крутящий момент на зубчатое колесо втулки несущего винта и управляемую фрикционную муфту, соединяющую вал с двигателем через угловой редуктор (Жабров, Автожир и геликоптер, 1939 г., главы VI-VII).

Конструкция автожира Хафнера имеет ряд недостатков, препятствующих безопасному и эффективному выполнению короткого и прыжкового взлета.

Первый недостаток заключается в неуправляемом соединении вала раскрутки с губчатым колесом втулки несущего винта. Вследствие этого в случае неразмыкания фрикционной муфты может быть произведен взлет при наличии подвода мощности в результате ошибки пилотирования или отказа, что может привести к аварии из-за отсутствия у автожиров средств парирования крутящего момента несущего винта, а также, возможности заклинивания трансмиссии в полете, возможности заклинивания ротора, повышенному нагреву и износу непрерывно вращающихся деталей трансмиссии.

Механическое управление фрикционной муфтой через проводку управления посредством перемещения рычага рукой пилота и раздельное управление мощностью двигателя и положением общего шага приводит к уменьшению эффективности выполнения взлета из-за больших по отношению к выбегу ротора затрат времени между размыканием трансмиссии и началом увеличения общего шага. Для выполнения взлета производят определенную последовательность действий, требующих затрат времени (размыкание фрикционной муфты, перенос руки на рычаг управления мощностью двигателя и увеличение мощности двигателя, перенос руки пилота на рычаг увеличения общего шага, увеличение общего шага). Другой рукой пилот в это время контролирует положение ручки управления автожиром. За время этих действий частота вращения несущего винта после прекращения подвода мощности успевает существенно снизиться, что резко уменьшает эффективность взлета, в первую очередь прыжкового.

В процессе обжатия дисков фрикционной муфты до момента постановки рычага управления муфтой на фиксатор пилот не может контролировать режим работы двигателя и положение общего шага, так как обе руки пилота заняты органами управления автожиром и рычагом включения фрикционной муфты, что снижает безопасность выполнения взлета.

Отсутствие блокировки между положением рычага общего шага и фактическим состоянием трансмиссии создает угрозу выполнения стартовой раскрутки при полетном положении общего шага и, как следствие, уменьшения реакций на опоры шасси, препятствующих реактивному моменту несущего винта при увеличении подъемной силы несущего винта, а также повышенные нагрузки на трансмиссию из-за увеличения крутящего момента.

Задачей данного изобретения является создание такой конструкции автожира, которая позволит повысить эффективность короткого и прыжкового взлета и увеличить его безопасность.

Увеличение эффективности короткого и прыжкового взлета и увеличение его безопасности достигается за счет сокращения времени, необходимого на размыкание трансмиссии и выполнение манипуляций органами управления на этапе между достижением необходимых оборотов несущего винта и увеличением общего шага для выполнения взлета, увеличение надежности размыкания трансмиссии, исключения нештатных комбинаций положений органов управления системами автожира, обеспечивая возможности контроля пилотом всех систем автожира на этапе выполнения прыжкового и короткого взлета за счет объединения органов управления разными системами.

Данный автожир состоит из кабины с размещенными в ней органами управления, шасси, оперения, несущего винта, силовой установки, включающей двигатель и маршевый винт, и механической трансмиссии для стартовой раскрутки несущего винта.

Несущий винт включает в себя лопасти и втулку несущего винта с зубчатым колесом и механизмом управления общим шагом лопастей, связанным с органом управления общим шагом несущего винта, имеющим возможность фиксации в полетном положении. Механизм управления общим шагом лопастей несущего винта обеспечивает диапазон изменения углов установки лопастей от минимального угла, при котором на режиме стартовой раскрутки несущего винта не создается подъемной силы, до угла, при котором создается подъемная сила, превышающая вес автожира.

Механическая трансмиссия включает в себя вал, передающий крутящий момент на зубчатое колесо втулки несущего винта, и управляемую фрикционную муфту, соединяющую вал с двигателем через угловой редуктор.

Для достижения поставленной технической задачи трансмиссия автожира снабжена управляемой шестеренчатой муфтой, соединяющей вал с зубчатым колесом втулки несущего винта и системой быстрого отключения фрикционной муфты при достижении стартовых оборотов несущего винта, при этом управление шестеренчатой муфтой снабжено устройством блокировки, исключающим ввод в зацепление шестеренчатой муфты при углах шага лопастей, отличных от минимальных.

Систему быстрого отключения фрикционной муфты целесообразно выполнить в виде гидроцилиндра, полость которого выполнена заодно с корпусом фрикционной муфты, поршень соединен с дисками фрикционной муфты, подача и сброс давления осуществляются через связанный со сливом управляемый быстродействующий клапан, при этом в полости фрикционной муфты установлен датчик давления, связанный системой сигнализации включенного состояния фрикционной муфты. Управляемый быстродействующий клапан может быть выполнен электрическим, а управление им может быть реализовано посредством кнопки, устанавливаемой на органе управления автожиром.

Целесообразно также органы управления общим шагом несущего винта и мощностью двигателя объединить и выполнить в виде рычага, связанного с системой управления общим шагом несущего винта, причем рычаг оснащен поворотной рукояткой, связанной с регулятором мощности двигателя. Перемещение рычага в вертикальном направлении изменяет общий шаг несущего винта, а поворот рукоятки изменяет режим работы двигателя.

Это позволяет повысить эффективность выполнения взлета, так как данные конструктивные решения существенно сокращают время, необходимое для выполнения операций между моментом размыкания трансмиссии до момента увеличения общего шага (в частности, довести это время до 1-2 секунд), что позволяет сохранить высокие обороты несущего винта к моменту взлета по сравнению с прототипом и, таким образом, достичь большей высоты подъема, взять большую полезную нагрузку, сократить время, потребное для восстановления частоты вращения несущего винта до полетного значения после взлета. Гидравлическое управление фрикционной муфтой позволяет обеспечить постоянство подводимого крутящего момента к несущему винту.

Кроме этого увеличивается безопасность выполнения взлета, так как достигается непосредственное размыкание механической части трансмиссии путем вывода из зацепления управляемой шестеренчатой муфты, передающей крутящий момент на зубчатое колесо втулки несущего винта. Увеличение безопасности обеспечивается также наличием блокировки общего шага на минимальном угле при включенной трансмиссии и наличием сигнализации, информирующей пилота о фактическом состоянии трансмиссии (включенном или выключенном), предупреждающей размыкание шестеренчатой муфты под нагрузкой. Предлагаемые конструктивные решения снижают напряженность работы пилота в кабине за счет сокращения органов управления: объединения органа управления мощностью двигателя и общим шагом несущего винта в одном рычаге, организации управления быстродействующим клапаном для подачи давления гидросмеси во фрикционную муфту с помощью кнопки, выведенной на орган управления автожиром. Благодаря этому обеспечивается одновременный контроль положения общего шага несущего винта, мощности двигателя при выполнении стартовой раскрутки и величины подводимого к несущему винту крутящего момента, а также обеспечивается возможность экстренного размыкания трансмиссии под нагрузкой в случае развития нештатной ситуации при выполнении стартовой раскрутки.

Предлагаемое изобретение поясняется следующими схемами и чертежами.

Фиг.1 — Устройство автожира.

Фиг.2 — Схема фрикционной муфты трансмиссии автожира.

Фиг.3 — Размещение органов управления общим шагом несущего винта, мощностью силовой установки и рычага включения шестеренчатой муфты в кабине автожира.

Фиг.4 — Порядок включения трансмиссии, состояние «1» (исходное выключенное состояние трансмиссии).

Фиг.5 — Порядок включения трансмиссии, состояние «2» (ввод в зацепление шестеренчатой муфты).

Фит.6 — Порядок включения трансмиссии, состояние «3» (включение трансмиссии, начало раскрутки).

Фиг.7 — График изменения общего шага при выполнении прыжкового взлета.

Фиг.8 — График изменения обжатия амортизационной стойки шасси при выполнении прыжкового взлета.

Фиг.9 — График изменения частоты вращения несущего винта при выполнении прыжкового взлета.

Автожир (фиг.1, 2) состоит из кабины 1 с размещенными в ней органами управления, шасси 2, оперения 3, несущего винта, включающего в себя втулку несущего винта 4, оснащенную зубчатым колесом 5, механизмом управления общим шагом 6 лопастей 7, силовой установки, состоящей из двигателя 8 и маршевого винта 9, и трансмиссии, с помощью которой осуществляется стартовая раскрутка несущего винта. Трансмиссия включает в себя вал 10, передающий крутящий момент на зубчатое колесо втулки несущего винта, управляемую фрикционную муфту 11, обеспечивающую плавность включения трансмиссии, угловой редуктор 12 и управляемую шестеренчатую муфту 13, с помощью которой крутящий момент с вала 10 передается на зубчатое колесо 5. Ввод в зацепление и вывод из зацепления шестеренчатой муфты 13 обеспечивается рычагом 14. Основным конструктивным элементом фрикционной муфты 11 являются фрикционные диски 15, сжатие которых для передачи крутящего момента осуществляется поршнем 16 под действием давления Р гидросмеси 17, подаваемой в гидропривод фрикционной муфты и сливаемой из него с помощью быстродействующею электрического клапана 18. Управление клапаном 18 может осуществляться с помощью кнопки 19, размещенной на органе управления автожиром. Определение фактического давления в гидроприводе фрикционной муфты осуществляется с помощью датчика 20. В кабине 1 размещен рычаг 21, имеющий поворотную рукоятку 22, предназначенный для управления общим шагом несущего винта и режимом работы двигателя (фиг.3).

Изменение общего шага осуществляется путем перемещения рычага 21 в вертикальном направлении, а изменение режима работы двигателя — поворотом рукоятки 22.

На фиг.3 отмечены следующие положения рычага общего шага 21:

а — положение минимального угла общего шага, при котором несущим винтом не создается подъемной силы (рычаг может фиксироваться в этом положении);

b — полетное положение общего шага (рычаг может фиксироваться в этом положении):

с — положение, соответствующее максимальному значению общего шага (фиксация рычага в этом положении исключена).

Системы автожира работают следующим образом (фиг.4, 5, 6).

Включение трансмиссии производится в следующей последовательности: ввод в зацепление шестеренчатой муфты, затем плавное включение фрикционной муфты, а выключение в обратном порядке — выключение фрикционной муфты и затем выключение шестеренчатой муфты после прекращения подачи крутящего момента на несущий винт.

Исходному состоянию трансмиссии (состояние «1») соответствует положение «а» рычага общего шага 21 (фиг.3), при этом шестеренчатая муфта 13 в зацепление не введена (рычаг 14 находится в положении, соответствующем разомкнутому состоянию шестеренчатой муфты), давление в гидроприводе фрикционной муфты 11 отсутствует, фрикционные диски 15 не контактируют друг с другом. Двигатель автожира работает.

Состояние «2» соответствует вводу в зацепление шестеренчатой муфты 13. При этом рычаг 14 находится в положении, соответствующем введенному в зацепление положению шестеренчатой муфты. Ввод в зацепление блокируется в случае, если рычаг общего шага находится в положении, отличном от положения минимального шага «а».

Давление в гидроприводе фрикционной муфты 11 отсутствует.

В состояниях «1» и «2» сигнализация, работающая от датчика давления 20 (фиг.2), информирует об отсутствии давления в гидроприводе фрикционной муфты, что разрешает выполнение манипуляций с шестеренчатой муфтой.

Состояние «3» соответствует включению трансмиссии.

Рычаг общего шага 21 находится в положении «а», шестеренчатая муфта 13 введена в зацепление. Управление подачей давления Р в гидропривод фрикционной муфты 11 осуществляется путем включения быстродействующего электрического клапана 18 (например, с помощью нажатия на кнопку 19). После включения электрического клапана 18 в полость гидропривода фрикционной муфты 11 начинает поступать гидросмесь 17, оказывающая давление на поршень 16 (при этом сигнализация, работающая от сигнала датчика давления 20, меняет свое состояние, запрещая манипуляции с шестеренчатой муфтой). Под действием поршня 16 неподвижные фрикционные диски 15 со стороны углового редуктора входят в соприкосновение с вращающимися дисками со стороны двигателя 8. Под действием момента сил трения, обусловленного осевым усилием прижима дисков, крутящий момент с двигателя 8 через угловой редуктор 12, вал 10 и зубчатое зацепление, состоящее из шестеренчатой муфты 13 и зубчатого колеса втулки несущего винта 5, передается на несущий винт. Удерживая клапан 18 во включенном состоянии, производят раскрутку несущего винта до необходимых оборотов.

В процессе раскрутки, когда имеется давление в гидроприводе фрикционной муфты, сигнализация находится в состоянии, запрещающем выполнение манипуляций с шестеренчатой муфтой. Сигнализация выполняет функцию информирования пилота о наличии давления в гидроприводе, но не блокирует рычаг 14 размыкания шестеренчатой муфты 13. Такое устройство определяется требованиями безопасности, обусловленными необходимостью обеспечения пилоту возможности быстрого прекращения подвода крутящего момента к несущему винту автожира при развитии нештатной ситуации, невзирая на наличие нагрузки.

После достижения необходимой частоты вращения несущего винта трансмиссию размыкают в обратном порядке и выполняют прыжковый или укороченный взлет:

— выключают электрический клапан (например, отпустив кнопку 19), в результате чего происходит быстрый сброс давления в гидроприводе фрикционной муфты;

— после прекращения подвода мощности, о чем свидетельствует изменение состояния сигнализации, работающей от датчика давления 20, рычагом 14 выводят шестеренчатую муфту 13 из зацепления;

— увеличивают общий шаг лопастей несущего винта с помощью рычага 21 (фиг.3). Возможность увеличения общего шага лопастей при введенной в зацепление шестеренчатой муфте исключается с помощью устройства блокировки;

— одновременно с работой рычагом общего шага производят необходимое управление мощностью силовой установки с помощью поворотной рукоятки 22 (фиг.3).

Указанное конструктивное решение реализовано в автожире А-002М (ОАО «Корпорация «ИРКУТ»).

На фиг.7-9 приведены графики изменения полетных параметров при выполнении прыжкового взлета. Фактические данные летного эксперимента показывают, что принятые конструктивные решения позволяют реализовать на автожире режим прыжкового взлета.

Графики соответствуют участку записи выполнения одного из типовых прыжковых взлетов на автожире А-002М от момента начала увеличения общего шага до момента взлета.

Стартовая раскрутка несущего винта выполнялась до частоты вращения несущего винта 390 об/мин.

Интервал времени между моментом выключения шестеренчатой муфты и началом увеличения общего шага составляет 2 с, за это время частота вращения снижается с 390 об/мин до 350 об/мин. Таким образом, сокращение времени между размыканием трансмиссии и началом увеличения общего шага играет весьма важную роль с точки зрения возможности реализации режима прыжкового взлета.

На фиг.7 приведен график изменения общего шага.

На фиг.8 приведен график изменения частоты вращения несущего винта.

Из графика следует, что при увеличении общего шага происходит снижение частоты вращения несущего винта на 50 об/мин к моменту отрыва и затем снижение частоты вращения несущего винта продолжается (до 250 об/мин).

На фиг.9 приведен график изменения обжатия амортизационной стойки шасси. Из графика следует, что взлет происходит через 2 с после начала увеличения общего шага, практически одновременно с достижением максимального значения угла общего шага.

Таким образом, предлагаемые конструктивные решения позволяют уменьшить время между моментом достижения взлетных оборотов несущего винта и началом увеличения общего шага с (4…5) с и больше до 2 с. Кроме того, получение как можно большего запаса частоты вращения несущего винта между стартовыми оборотами раскрутки после прекращения подвода мощности и моментом начала увеличения общего шага является важным параметром, определяющим безопасность, так как в случае чрезмерного снижения частоты вращения не обеспечивается режим авторотации и управляемость автожира.

1. Автожир, состоящий из кабины с размещенными в ней органами управления, шасси, оперения, несущего винта, включающего в себя лопасти и втулку несущего винта с зубчатым колесом и механизмом управления общим шагом лопастей, обеспечивающим диапазон изменения углов установки лопастей от минимального угла, при котором на режиме стартовой раскрутки несущего винта не создается подъемной силы, до угла, при котором создается подъемная сила, превышающая вес автожира, органа управления общим шагом лопастей несущего винта с возможностью фиксации в полетном положении, силовой установки, включающей двигатель и маршевый винт, механической трансмиссии для стартовой раскрутки несущего винта, включающей вал, передающий крутящий момент на зубчатое колесо втулки несущего винта, и управляемую фрикционную муфту, соединяющую вал с двигателем через угловой редуктор, отличающийся тем, что трансмиссия снабжена управляемой шестеренчатой муфтой, соединяющей вал с зубчатым колесом втулки несущего винта и системой быстрого отключения фрикционной муфты при достижении стартовых оборотов несущего винта, при этом управление шестеренчатой муфтой снабжено устройством блокировки, исключающим ввод в зацепление шестеренчатой муфты при углах общего шага лопастей, отличных от минимальных.

2. Автожир по п.1, отличающийся тем, что система включения и быстрого отключения фрикционной муфты выполнена в виде гидроцилиндра, полость которого выполнена заодно с корпусом фрикционной муфты, поршень соединен с дисками фрикционной муфты, подача и сброс давления осуществляются через связанный со сливом управляемый быстродействующий клапан, при этом в полости фрикционной муфты установлен датчик давления, связанный с системой сигнализации включенного состояния фрикционной муфты.

3. Автожир по п.1, отличающийся тем, что орган управления общим шагом несущего винта выполнен в виде рычага, связанного с системой управления общим шагом несущего винта, при этом рычаг оснащен поворотной рукояткой, связанной с регулятором мощности двигателя.

www.findpatent.ru

Этот принцип заложен и в автожире: во время разбега по взлётной дорожке его несущий винт под действием встречного потока начинает раскручиваться и постепенно развивает подъёмную силу, достаточную для взлёта. Следовательно, несущий винт – ротор выполняет ту же роль, что и крыло самолёта. Но, по сравнению с крылом, у него есть существенное преимущество: его поступательная скорость при равной подъёмной силе может быть намного меньше. Благодаря этому автожир способен опускаться в воздухе почти вертикально и совершить посадку на маленьких площадках (рис. 2). Если же при взлёте раскрутить лопасти ротора при нулевом угле атаки, а затем резко перевести их на положительный угол, то автожир сможет взлететь вертикально.

Рис. 2. Автожир на малой скорости принимает груз с земли

Рис. 2. Автожир на малой скорости принимает груз с земли

НА ЧЁМ ЛЕТАЛ И. БЕНСЕН

Прообразом большинства любительских планёров-автожиров послужила машина американца И. Бенсена. Она была создана вскоре после окончания Второй мировой войны и вызвала большой интерес во многих странах. По официальным данным, в настоящее время построены и успешно летают свыше нескольких тысяч аппаратов подобного рода.

Автожир И. Бенсена состоит из крестообразной металлической рамы А, на которой жёстко смонтирован пилон Б, служащий опорой ротора В с рычагом непосредственного управления Г. Перед пилоном расположено сиденье пилота Д, а сзади на раме – простейшее вертикальное оперение, состоящее из киля Е и руля направления Ж. Последний связан тросами с ножной педалью, находящейся в передней части рамы. Шасси автожира – трёхколёсное, с пневматиками облегчённого типа (боковые колёса имеют размер 300×100 мм, переднее, управляемое – 200×75 мм). Под хвостовой частью рамы расположено дополнительное опорное колесо из твёрдой резины диаметром 80 мм. Ротор имеет металлическую ступицу и две деревянные лопасти, описывающие круг диаметром 6 м. Хорда лопасти – 175 мм, относительная толщина профиля -11%, материал – высококачественная древесина, переклеенная с фанерой и армированная стеклотканью. Полёты планёра-автожира Бенсена осуществлялись на буксире за автомобилем (рис. 5). Впоследствии на подобные машины устанавливался 70-сильный двигатель с толкающим винтом.

Рис. 3. Схема микроавтожира Игоря Бенсена (по рисунку, выполненному самим конструктором)

Рис. 3. Схема микроавтожира Игоря Бенсена (по рисунку, выполненному самим конструктором)

Рис. 4. Схема планёра-автожира (виропланера) конструкции А. Бобика; Ч. Юрки и А. Сокальского

Рис. 4. Схема планёра-автожира (виропланера) конструкции А. Бобика; Ч. Юрки и А. Сокальского

Рис. 5. Современный микроавтожир, буксируемый автомобилем

Рис. 5. Современный микроавтожир, буксируемый автомобилем

Польские конструкторы Александр Бобик, Чеслав Юрка и Андрей Сокальский создали планёр-автожир (рис. 4), взлетающий с воды. Он буксировался быстроходным катером или мотолодкой с мощным подвесным мотором (порядка 50 л.с.). Планёр установлен на поплавок, по форме и конструкции аналогичный корпусу спортивного скутера младших классов. Ротор с непосредственным управлением закреплён на простом и лёгком пилоне, расчаленном тросовыми растяжками к корпусу поплавка. Это позволило добиться минимального веса конструкции при вполне достаточной её надёжности. Технические данные планёра-автожира, который его авторы назвали «виропланёром», таковы: длина – 2,6 м, ширина – 1,1 м, высота -1,7 м, общий вес конструкции – 42 кг, диаметр ротора – 6 м. Его лётные данные: взлётная скорость – 35 – 37 км/час, максимально-допустимая – 60 км/час, посадочная – 15 – 18 км/час, частота вращения ротора – 300 – 400 об/мин.

Польские конструкторы совершили на своём «виропланёре» много успешных полётов. Они считают, что их машина имеет большое будущее. Один из создателей «виропланёра», Чеслав Юрка, писал: «При соблюдении элементарных правил осторожности, высокой дисциплинированности водителя катера и обслуживающего персонала полёты на «виропланёрах» совершенно безопасны. Большое количество озёр, водная гладь которых всегда свободна, позволит заниматься этим увлекательным видом спорта и отдыха всем желающим».

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

Разберёмся, каким образом обеспечивается управляемость машины. На самолёте это просто – там есть рули высоты, руль поворота и элероны. Отклонением их в нужную сторону осуществляются любые эволюции. А винтокрылым машинам, оказывается, такие рули не нужны: изменение направления полёта происходит тотчас же, как только ось ротора изменяет своё положение в пространстве. Для изменения наклона оси ротора на планёре-автожире применено приспособление, состоящее из двух подшипников; неподвижно закреплённого в щёчках головки А и связанного с рычагом управления Б. Подшипник А, будучи сферическим, позволяет валу ротора отклоняться от основного положения на 12° в любую сторону, что обеспечивает машине продольную и поперечную управляемость.


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector