Многовинтовой вертолёт для освоения просторов России

12.08.2010 11:16

| Печать | E-mail

В штаб КПЕ поступило письмо от изобретателя, в котором он предлагает эффективный вид воздушного транспорта. Выносим эту статью на сайт. Просим заинтересовавшихся посетителей сайта, все отзывы и предложения по этому изобретению присылать в штаб КПЕ по электронной почте: mera@kpe.ru

ИАС КПЕ

Многовинтовой вертолёт

Если взглянуть на просторы России, оценить её природное наследие – огромная прекрасная страна. Но чтобы жить в нашей стране с её дорогами, а то и вообще без них, просто необходимо осваивать пятый океан.

Поэтому продолжают разрабатывать различные варианты экономичной летающей техники вроде дирижабля или гибрида самолёта и дирижабля.
Предлагаю познакомиться с одним из вариантов многовинтового вертолёта, который позволит значительно снизить затраты энергии полёта.
В этой модели оси многочисленных винтов вертолёта располагаются на одной горизонтальной линии, перпендикулярной направлению полёта. Направления осей винтов могут одновременно изменяться  от горизонтального до вертикального (в плоскостях параллельных диаметральной плоскости). Площади, отметаемые каждым винтом, немного перекрываются, образуя единую площадь, напоминающую плоскость крыла самолёта. Каждые два соседних винта вращаются в противоположные стороны.
Общая компоновка модели напоминает самолёт. Такое же хвостовое оперение, элероны, удлиненный корпус. (фиг. 1).

Фиг. 1

Целью создания модели было стремление увеличить массу отбрасываемого воздуха при полёте подобно тому, как это делается в самолёте при удлинении его крыла. Чем больше удлинение крыла, чем больше размах крыльев , тем больше масса захватываемого при полёте воздуха.

Тем меньше скорость отклоняемого вниз воздуха, а значит меньше затраты энергии на создание подъёмной силы, которая пропорциональна квадрату скорости. Форма, ширина, угол атаки крыла обеспечивают безотрывное отбрасывание вниз массы воздуха с требуемой скоростью.

Фиг. 2

Для модели вертолёта картина та же. Фиг. 2, показывающая движение воздуха в сечении перпендикулярном  горизонтальному полёту, наглядно поясняет, что, как и для самолёта, объём захватываемого и отбрасываемого воздуха зависит от общей длины линии винтов (удлинения или размаха «крыльев».). Т.е. не только от общей площади, ометаемой винтами, но и от их расположения – на одной линии, расположенной перпендикулярно движению. За счет этого объём отбрасываемого воздуха, увеличивающегося пропорционально  скорости полёта, значительно увеличивается. Т.е. картина движения воздуха получается такой же, как у самолёта – чем больше удлинение ( длина ометаемой винтами площади) тем больше отбрасываемая вниз масса воздуха, и меньше её скорость (для создания одинаковой подъёмной силы), меньше затрачиваемая энергия (пропорциональная квадрату этой скорости) .

Чтобы это понять, нужно только не забывать о существовании закона  Ньютона.
Но если самолёт не может создавать подъёмную силу при малой скорости или большом угле атаки, то для вертолёта подъёмная сила будет достаточно большой и может значительно увеличиваться на небольшой скорости даже при незначительном её увеличении (чего нет у самолёта). Поэтому для предлагаемой модели, удлиняя общую площадь захватываемого воздуха при увеличении числа винтов, (подобно тому, как у самолёта при увеличении удлинения крыла) уменьшаем скорость отбрасывания воздуха, уменьшая этим затраты энергии.
Для обычного вертолёта затруднительно значительное увеличение длины лопастей. Поэтому  данная модель будет иметь преимущество, создавая необходимую подъёмную силу определённого направления при меньших затратах энергии. Можно уменьшить эти затраты в два и более раз.
Для конкретного осуществления модели можно применить составной вращающийся вал, закреплённый в подшипниках вдоль «крыльев» такой модели. (фиг. 3). Через этот вал от мотора, расположенного в центре фюзеляжа, передаётся вращение на винты вертолёта. Для этого на валу в нужном порядке в подшипниках закрепляются держатели осей винтов и конические передачи на эти оси.

Фиг. 3

Для управления поворотом винтов и создания тяги определённого направления вдоль и параллельно этому силовому валу крепится ещё один поворачивающийся вал 3 с насаженной на него ручкой управления 4. От вала к каждому держателю винтов идёт тяга 2. При повороте вала рукояткой одновременно поворачиваются все оси винтов. Направление осей винтов можно менять вдоль направления полёта примерно в пределах 140 градусов.
Хвостовое оперение  и элероны работают, как у самолёта. Для вынужденного планирования  при отказе двигателя могут использоваться расположенные под винтами составные крылья с поворотными плоскостями, свободно устанавливающиеся вдоль вертикального потока направленного вниз, и  жёстко прижимающихся при планировании. Управление моделью во многом подобно самолётному, поэтому на рисунках не показано. Для поперечной устойчивости при  малой  или равной нулю скорости могут применяться дополнительные элероны, расположенные в зоне вертикального потока.
Кроме того данная модель имеет ещё один положительный эффект. Так как длина лопастей винтов сравнительно небольшая, то скорость вращения наоборот большая. Ряд винтов образует собой симметричный движитель, имеющий симметричную картину скоростей вращения его лопастей, и направление результирующей силы зависит только от скорости вращения винтов и направления их осей. Всё это приводит к тому, что появляется возможность увеличить максимальную  горизонтальную  скорость полёта, по сравнению с той, которую имеет обычный вертолёт.

В разобранном виде модель будет иметь вид обычного катамарана, который может передвигаться даже по зарослям. Резкий разгон и торможение обеспечивается  созданием большой горизонтальной силы тяги.
При большой волне любой глиссер захочет подняться над волнами.

Для облёта мостов, плотин, порогов и других  препятствий  собирается полностью. При желании конструкция может быть раздвижной.

Это наиболее простая модель. В качестве материала для конструкции могут быть применены как дюралевые трубки, так и дерево.

Может быть применена и более сложная схема модели, но зато более обтекаемая. Механизм передачи вращения винтам помещается внутри крыльев, которые могут поворачиваться вместе с винтами, как показано на фиг.4. Для этого корневые части крыльев закреплены в подшипниках, которые установлены по бортам фюзеляжа. Крылья служат для крепления винтов, а при вынужденном планировании и для создания подъёмной силы. Конечно, у такой модели есть и свои недостатки.

Изобретатель Петровский В.И.
Соратник КПЕ,
 г. Москва