узел поворота крыла самолёта вертикального взлёта-посадки

Формула изобретения

Узел поворота крыла самолета вертикального или укороченного взлета-посадки, содержащий подшипниковый узел и консоль крыла, отличающийся тем, что он представляет собой обечайку оболочковой или стержневой конструкции с диаметром, равным высоте поперечного сечения фюзеляжа, которая является корпусом двустороннего радиально-упорного подшипникового узла, состоящего из наружного кольца подшипника, которое крепится к внутренней поверхности расположенной поперек фюзеляжа и включенной в его силовой набор обечайки, оболочковой или стержневой конструкции, внутреннего кольца подшипника, которое входит в силовой набор консоли крыла, и замкового кольца, крепящегося к внутреннему кольцу подшипника и являющегося торцевым упорным элементом подшипника.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области воздушного транспорта и предназначено для самолетов с вертикальным или укороченным взлетом-посадкой (СВВП).

Из популярных изданий автору известно о многочисленных проектах подобных самолетов в разных странах. На основании анализа этих материалов автор пришел к выводу, что для создания вертикальной тяги, помимо применения специальных подъемных двигателей, существует три конструктивных решения изменения вектора тяги маршевых двигателей, при использовании их в качестве подъемных: 1) путем поворота крыла, с установленными на нем двигателями, в вертикальное положение, 2) путем поворота гондол двигателей или винтов, расположенных на концах консолей неповоротного крыла, 3) путем изменения направления газовой струи с помощью отклоняющих поверхностей и поворотных сопл.

Причем в реально используемых на сегодняшний день СВВП автору известно применение только двух последних способов: поворотных гондол двигателей (самолет "Оспри", США) и отклонение газовой струи с помощью поворотных сопл (палубные истребители "Харриер", Англия и Як 38, Як 141, Россия).

По мнению автора, схема с отклонением газовой струи отклоняющими поверхностями и новоротными соплами предъявляет большие требования к материалам и механизмам, действующим в условиях высоких температур, и снижает тяговые характеристики.

Схема с поворотными гондолами двигателей на концах крыла, помимо потери тяги над крылом при применении винтомоторной установки, еще и ограничивает площадь крыла, вводя ограничения на его длину и ширину.

Поэтому, по мнению автора, для СВВП во всех отношениях предпочтительнее схема с поворотным крылом, которая устраняет сопротивление крыла при взлете, позволяет применять крыло любого удлинения и площади и размещать двигатель на любом удалении от фюзеляжа.

Однако именно эта схема почему-то не находит практического применения несмотря на неоднократные и, казалось бы, удачные попытки ее реализации в опытных конструкциях. На взгляд автора, причина этого кроется в конструкции узла поворота крыла.

На всех известных автору изображениях СВВП с поворотным крылом цельное, высоко расположенное крыло крепится на оси, вписывающейся в высоту корневого профиля крыла, и приводится в действие двумя домкратами, расположенными по обе стороны фюзеляжа. То есть крыло практически крепится к фюзеляжу на четырех, имеющих сравнительно малые размеры, шарнирах, что предъявляет высокие требования к прочности деталей. К тому же приводы исполнительных механизмов крыла и двигателей, по-видимому, так же проходят через эту же ось, имеющую сравнительно малый диаметр, что еще более снижает прочность узла и надежность управления. Использование цельноповоротного крыла требует дополнительных мер для управления самолетом на вертикальных и переходных режимах полета.

Так как автор разделяет мнение специалистов о том, что СВВП имеют перспективу применения на ближних и средних авиалиниях, а также считает, что для этих целей наиболее подходят широкофюзеляжные машины с поворотным крылом и винтомоторной установкой, то задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание надежного устройства узла поворота крыла, которое обеспечивало бы прочность, надежность и простоту управления. Автор считает, что для достижения этой цели допустимо пойти на некоторые жертвы за счет весовых характеристик самолета и объема фюзеляжа.

По мнению автора, решения этой задачи можно достичь тем, что в набор фюзеляжа вводится цилиндрическая обечайка 1, оболочковой или стержневой конструкции с диаметром, равным или сопоставимым с высотой поперечного сечения фюзеляжа (что будет определяться условиями сопряжения и прочности), которая будет являться обоймой двух упорно-радиальных подшипниковых узлов. Подшипниковый узел, предназначенный для обеспечения поворота консоли крыла, содержит: наружное кольцо 2 подшипника, которое крепится к внутренней поверхности обечайки, внутреннее кольцо 3, которое входит в силовой набор консоли крыла. От осевого перемещения консоль удерживается с одной стороны буртиком на внутреннем кольце 3 подшипника, а с другой - замковым кольцом 4, которое крепится к внутреннему кольцу с торца и одновременно может служить для крепления элементов привода. Подшипниковый узел может состоять из упорно-радиального подшипника скольжения, подшипника качения или иметь смешанную конструкцию. Консоли могут жестко соединяться между собой внутри узла и образовывать цельноповоротное крыло.

Однако более выгодно обеспечить консолям независимость вращения, что даст возможность управления самолетом на вертикальных режимах полета по курсу, а на горизонтальных - по крену простым поворотом консоли.

При этом, на достаточно крупных широкофюзеляжных машинах возможно использование промежутка между узлами опор консолей в качестве переходного отсека между салонами.

В тех самолетах, где это невозможно, для придания конструкции крыла большей жесткости (при сохранении независимости), возможно введение третьего подшипникового узла между консолями при телескопическом вхождении их колец 3 друг в друга. Такая конструкция поворотного узла, хотя и займет довольно значительный объем фюзеляжа и несколько утяжелит конструкцию, позволит, за счет своих размеров, применить более дешевые материалы, снизить требования к качеству и точности изготовления, облегчить контроль и обеспечить надежность узлов управления. В качестве привода конструкция допускает применение самых различных механизмов.

На чертеже цифрами обозначены: 1 - обечайка, 2 - наружное кольцо подшипника, 3 - внутреннее кольцо подшипника, 4 - кольцо замковое, 5 - шарик шарикоподшипника, 6 - консоль крыла.

Работает устройство так: приводной механизм приводит во вращение замковое кольцо 4, жестко закрепленное на внутреннем кольце 3, и поворачивает консоль крыла 6, которая составляет с ним единое целое, на нужный угол.