Исследование возможностей многовинтовой платформы вертолетного типа

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.

многовинтовой вертолет, несущая система, распределенная силовая установка, электрические двигатели, потребная и располагаемая мощность

1. Zhukovsky, N.E. O poleznom gruze, podnimaemom gelikopterom [On the payload lifted by helicopter]. Vozdukhoplavatel [Balloonist], 1904, no. 2. (in Russian)

2. Hepperle, M. Electric Flight – Potential and Limitations. Energy Efficient Technologies and Concepts of Operation, Lisbon, Portugal, 22–24 October 2012.

3. 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)

4. 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)

5. 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)

6. 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)

7. Shalashilin, V.I., Gorshkov, A.G. and Troshin, V.N. (2000). Soprotivlenie materialov [Materials resistance]. Moscow: Izdatelstvo MAI, 615 p. (in Russian)

8. 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)

9. 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)

10. 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)

11. Mikheyev, V.P. (1998). MIL Moscow Helicopter Plant, 50 Years. Moscow: Lyubimaya Kniga, 272 p.

12. Frank, A. (2018). Hybrid-electric propulsion systems for aircraft. Siemens AG eAircraft. Electric & hybrid aerospace technology symposium, Cologne, November 8th, 2018.

13. Anghel, C. (2015) Hybrid electric propulsion technologies 1mw high efficiency generator. Technology Fellow, Oct 18, 2015.