cahtНаучный вестник МГТУ ГАCivil Aviation High Technologies2079-06192542-0119Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)10.26467/2079-0619-2019-22-6-66-74caht-1618Research ArticleАВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКАAVIATION, ROCKET AND SPACE TECHNOLOGYИсследование возможностей многовинтовой платформы вертолетного типаMulti-rotor helicopter type platform capacities researchБузулукА. В.BuzulukV. I.

Бузулук Валентин Иванович, доктор технических наук, начальник отдела научноисследовательского отделения № 10 

Жуковский

vbuzuluk@yandex.ruКосушкинК. Г.KosushkinK. G.

Косушкин Константин Геннадьевич, начальник сектора научно-исследовательского отделения № 10 

Жуковский

МаврицкийВ. И.MavritskyV. I.

Маврицкий Владимир Иванович, кандидат технических наук, главный научный сотрудник научно-исследовательского отделения № 10 

Жуковский

Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. ЖуковскогоРоссияCentral Aerohydrodynamic InstituteRussian Federation2019261220192266674Copyright © Бузулук А.В., Косушкин К.Г., Маврицкий В.И., 20192019Бузулук А.В., Косушкин К.Г., Маврицкий В.И.Buzuluk V.I., Kosushkin K.G., Mavritsky V.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1618

Развитие концепций многовинтовых вертолетов, обусловленное активным внедрением бесколлекторных электрических двигателей, приводит к необходимости оценки возможности реализации основных достоинств многовинтовой схемы и определения рациональных областей ее применения. В работе проведен анализ концепции многовинтовой платформы с распределенной силовой установкой. Для линейки многовинтовых летательных аппаратов с взлетной массой от 0,5 до 120 т проведено параметрическое исследование характеристик в зависимости от числа несущих винтов. Получены оценки весовых и габаритных характеристик лопастей и втулок несущих винтов, редукторов, а также проводов питания электрических двигателей и балок конструкции, соединяющей элементы распределенной силовой установки. Проведены оценки лобового сопротивления и потерь тяги на обдувку, а также потребных мощностей для характерных режимов полета. Получены оценки потребного числа несущих винтов для реализации условия безредукторности и безопасности полета с одним отказавшим двигателем. Определены рациональные области применения многовинтовой схемы.

The development of multi-rotor helicopter concepts, driven by the active introduction of brushless electric motors, leads to the necessity of assessing the multi-rotor scheme main advantages implementing possibility and determining the rational areas of its application. The article analyzes the concept of a multi-rotor platform with a distributed power plant. Parametric study of characteristics depending on the number of rotors for a line of multi-propeller aircraft with take-off weight from 0.5 to 120 tons was carried out. Evaluation of weight and dimensional characteristics of blades, main rotor heads, gear boxes, as well as power wires of electric motors and structure beams connecting the elements of the distributed power plant is obtained. Evaluation of drag and thrust losses on blowing, as well as power requirements for typical flight modes was carried out. Estimation of the required number of rotors for the implementation of the gearless condition and flight safety with one engine failed are obtained. Rational areas of multi-rotor scheme application are defined.

многовинтовой вертолетнесущая системараспределенная силовая установкаэлектрические двигателипотребная и располагаемая мощностьmulti-rotor helicopterbearing systemdistributed power plantelectric enginesdrag powerReferencesZhukovsky, N.E. O poleznom gruze, podnimaemom gelikopterom [On the payload lifted by helicopter]. Vozdukhoplavatel [Balloonist], 1904, no. 2. (in Russian)Жуковский Н.Е. О полезном грузе, поднимаемом геликоптером // Воздухоплаватель. 1904. № 2.Hepperle, M. Electric Flight – Potential and Limitations. Energy Efficient Technologies and Concepts of Operation, Lisbon, Portugal, 22–24 October 2012.Hepperle M. Electric Flight – Potential and Limitations. Energy Efficient Technologies and Concepts of Operation, 22–24 October 2012, Lisbon, Portugal.Kosushkin, K.G. and Mashkova, E.N. Razrabotka algoritmov i programy opredeleniya parametrov vertoleta, vypolniayushchego zadannyye trebovaniya po gruzopodemnosti i dalnosti perevozok [Algorithms and program development for helicopter fulfilling the specific requirements for load capacity and range]. Materialy XXII nauchno-tekhnicheskoi konferentsii po aerodinamike [Proceedings of the twelfth scientific and technical conference on aerodynamics]. 2011, p. 89. (in Russian)Косушкин К.Г., Машкова Е.Н. Разработка алгоритмов и программы определения параметров вертолета, выполняющего заданные требования по грузоподъемности и дальности перевозок // Материалы XXII научно-технической конференции по аэродинамике. Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского, 2011. С. 89.Tishchenko, M.N., Nekrasov, A.V. and Radin, A.S. (1976). Vertolety. Vubor parametrov pri proektirovanii [Helicopters. Design parameters selection]. Moscow: Mashinostroenie, 366 p. (in Russian)Тищенко M.H., Некрасов А.В., Радин А.С. Вертолеты. Выбор параметров при проектировании. М.: Машиностроение, 1976. 366 c.Dementeva, L.A., Serezhenkov, A.A., Bochareva, L.I., Lukina, N.F., Kutsevich, K.E. and Petrova, A.P. (2012). Svoystva kompozitcionnykh materialov na osnove kleevykh prepregov [Adhesive prepregs composite materials properties]. Klei. Germetiki. Tekhnologii [Glues. Sealants. Technologies], no. 6, pp. 19–24. (in Russian)Дементьева Л.А. Свойства композиционных материалов на основе клеевых препрегов / А.А. Сережников, Л.И. Бочарова, Н.Ф.Лукина, К.Е. Куцевич, А.П. Петров // Клеи. Герметики. Технологии. 2012. №6. C 19-24.Voskoboynik, M.S., Lagosyuk, G.S., Milenkiy, Yu.D., Mirtov, K.D., Chernenko, Zh.S., Osokin, D.P., Skripka, M.L. and Ushakov, V.S. (1972). Konstruktsiya I prochnost samoletov I vertoletov [Aircraft and helicopters constructional strength], in Mirtov K.D. and Chernenko Zh.S. (Ed.). Moscow: Transport, 440 p. (in Russian)Воскобойник М.С. Конструкция и прочность самолетов и вертолетов / Г.С. Лагосюк, Ю.Д. Миленький, К.Д. Миртов, Ж.С. Черненко, Д.П. Осокин, М.Л. Скрипка, В.С.Ушаков / Под ред. проф. К.Д. Миртова, Ж.С. Черненко. М.: Транспорт, 1972. 440 с.Shalashilin, V.I., Gorshkov, A.G. and Troshin, V.N. (2000). Soprotivlenie materialov [Materials resistance]. Moscow: Izdatelstvo MAI, 615 p. (in Russian)Шалашилин В.И., Горшков А.Г., Трошин В.Н., Сопротивление материалов. М: Издательство МАИ, 2000. 615 с.Kosushkin, K.G. and Mavritsky, V.I. (2017). Razrabotka kontseptsii mnogovintovoy platformy s raspredelennoy silovoy ustanovkoy [The distributed power plant multiple platform concept development]. Materialy XXVII nauchno-tekhnicheskoikonferentsii po aerodinamike [Proceedings of the twelfth scientific and technical conference on aerodynamics], pp.149–150. (in Russian)Косушкин К.Г., Маврицкий В.И., Разработка концепции многовинтовой платформы с распределенной силовой установкой // Материалы XXVIII научно-технической конференции по аэродинамике. Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского. 2017. С. 149–150.Vildgrube, L.S. (1977). Vertolety. Raschet integralnykh aerodinamicheskikh kharakteristik i letno-tekhnicheskikh dannykh [Helicopters. Integral aerodynamic characteristics and flight performance data calculation]. Moscow: Mashinostroenie, 152 p. (in Russian)Вильдгрубе Л.С. Вертолеты. Расчет интегральных аэродинамических характеристик и летно-технических данных. М.: «Машиностроение», 1977. 152 c.Yuryev, B.N. (1961). Vozdushnyye vinty. Vertolety: Izbrannyye Trudy [Aircraft propellers. Helicopters. Selected Works]. Moscow: Izdatelstvo Academii Nauk SSSR, vol. 1, 553 p. (in Russian)Юрьев Б.Н. Воздушные винты. Вертолеты: избранные труды. М.: Издательство Академии наук СССР, 1961. Т. I. 553 c.Mikheyev, V.P. (1998). MIL Moscow Helicopter Plant, 50 Years. Moscow: Lyubimaya Kniga, 272 p.Михеев В.Р. МВЗ им. М.Л. Миля 50 лет. М.: «Любимая книга», 1998. 272 c.Frank, A. (2018). Hybrid-electric propulsion systems for aircraft. Siemens AG eAircraft. Electric & hybrid aerospace technology symposium, Cologne, November 8th, 2018.Frank A. Hybrid-electric propulsion systems for aircraft. Siemens AG eAircraft // Electric & hybrid aerospace technology symposium, Cologne, November 8th, 2018.Anghel, C. (2015) Hybrid electric propulsion technologies 1mw high efficiency generator. Technology Fellow, Oct 18, 2015.Anghel, C. Hybrid electric propulsion technologies 1mw high efficiency generator // Technology Fellow, Oct 18 2015.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.