Эластичная лопасть сворачиваемого несущего винта летательного аппарата вертикального взлета и посадки

 

Изобретение относится к авиастроению, в частности к узлам и деталям несущих винтов летательных аппаратов. Эластичная лопасть сворачиваемого несущего винта летательного аппарата вертикального взлета и посадки содержит силовую ленту 1, лонжерон 3, концевой центробежный груз, размещенный в стабилизаторе, и поворотный узел корневой части. Лонжерон 3 выполнен в виде зафиксированного посредством скоб 5 пакета лент, установленных с возможностью продольного перемещения и имеющих боковые выступы. Силовая лента 1 и лонжерон 3 соединены с поворотным узлом корневой части. Стабилизатор снабжен управляемым закрылком и упорами, взаимодействующими с боковыми выступами лент. 3 ил.

Изобретение относится к авиастроению, в частности к узлам и деталям несущих винтов летательных аппаратов.

Известна гибкая выдвижная лопасть несущего винта летательного аппарата (патент США N 3637168, кл. 244-7А, 1972 г.).

Гибкость этой лопасти и возможности намотки на барабан обеспечены за счет гибкости силовой ленты. Профиль лопасти сформирован набором жестких элементов, образующих переднюю часть профиля лопасти, ребрами, обеспечивающими жесткость лопасти по хорде, наполнителем, формирующим заднюю часть профиля. На конце ленты закреплен центробежный груз, к которому крепится стабилизатор. Таким образом, лента несет суммарную нагрузку от центробежных сил, создаваемых массами всех перечисленных элементов и самой ленты. При этом лента имеет отверстия для крепления жестких элементов и отверстия по задней части ленты для ее облегчения и смещения центра тяжести профиля вперед по хорде. Таким образом, лента, будучи и без того сильно нагруженной, ослабляется к тому же большим числом отверстий, которые в довершение являются концентраторами напряжений.

Концевой центробежный груз закреплен на конце ленты для обеспечения динамической жесткости эластичной лопасти. Однако груз создает дополнительное профильное сопротивление, так как выполнен в виде тела, профиль которого отличен от профиля лопасти, поэтому в создании подъемной силы не участвует и вызывает ее общее падение.

Стабилизатор закреплен на центробежном грузе и находится под влиянием турбулентной зоны груза, поэтому эффективность стабилизатора сильно снижена.

Задняя кромка стабилизатора имеет одно фиксированное положение, при этом из-за отсутствия крутильной жесткости силовой ленты управляющий сигнал от корня не передается на законцовку лопасти. Если на традиционных несущих винтах концевая часть, составляющая 20% от длины лопасти, создает около 50% тяги всей лопасти, то на эластичной лопасти при отсутствии управления ее концом по общему и циклическому шагу будет теряться основная часть тяги несущего винта.

Изобретение позволяет упростить конструкцию, уменьшить нагрузку от центробежной силы на ленту, обеспечить центровку по хорде без снижения прочности ленты, уменьшить изгибные напряжения в корневой заделке лопасти, снизить турбулентность от центробежного груза и повысить эффективность стабилизатора, обеспечить управляемость концевой частью лопасти, повысить тяговые характеристики несущего винта.

Это достигается тем, что в эластичной лопасти сворачиваемого несущего винта летательного аппарата вертикального взлета и посадки, содержащей силовую ленту, лонжерон, наполнитель, ребра поперечной жесткости, концевой центробежный груз, стабилизатор и поворотный узел корневой части, лонжерон выполнен в виде зафиксированного посредством скоб пакета лент, установленных с возможностью продольного перемещения и имеющих на одном конце, размещенном в стабилизаторе, боковые выступы, при этом центробежный груз размещен в стабилизаторе, снабженном управляемым закрылком и упорами, взаимодействующими с боковыми выступами лент, а силовая лента и лонжерон соединены с поворотным узлом корневой части.

На фиг. 1 изображена лопасть; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1.

Силовая лента 1 и пакет лент 2 лонжерона 3 закреплены в поворотном узле барабана намотки лопасти.

Лента 1 несет суммарную центробежную нагрузку, составляемую собственной массой, массами наполнителя 4, скоб 5 фиксации лонжерона 3, ребер жесткости 6 и частично стабилизатора 7 (центробежного груза). Последняя нагрузка обеспечивает дополнительную подтяжку ленты и способствует приданию ей требуемой динамической жесткости.

Объем стабилизатора использован для размещения в нем массы центробежного груза. Такое функциональное объединение позволяет снизить профильное сопротивление всей лопасти, повысить эффективность стабилизатора, увеличить максимально допустимый угол атаки концевых элементов по условиям возникновения срывных явлений.

На ленту 1 приходится лишь часть общей нагрузки, воспринимаемой узлом крепления лопасти. Другая часть нагрузки образована большей частью массы центробежного груза (стабилизатора 7), который несут ленты 2 лонжерона 3, и собственной массой лент. Хомуты 5 фиксируют лонжерон в поперечном отношении, их концы закреплены на верхней и нижней сторонах ленты 1. Ленты 2 лонжерона 3 имеют возможность продольного перемещения относительно друг друга, так как при намотке лопасти на барабан происходит их взаимный сдвиг. Каждая лента 2 лонжерона заканчивается Т-образным утолщением, расположенным в стабилизаторе. Выступы 8 утолщения при рабочем положении лопасти находятся в контакте с упорами 9 стабилизатора 6 и воспринимает основную нагрузку от центробежной силы, создаваемой его массой.

Выпуск и уборка лопастей производится с помощью механизма выпуска и уборки лопастей. Во время уборки лопастей несущего винта выступы 8 лент 2 лонжерона 3 последовательно сходят с упоров 9 стабилизатора 7 по мере уменьшения радиуса несущего винта. Центробежная сила от массы стабилизатора 7 приходится на основную ленту 1 в самом конце уборки лопасти при малом радиусе несущего винта и, следовательно, при минимальной величине центробежной силы без превышения допустимых значений нагрузки на основную ленту. При намотке очередной виток лопасти ложится на предыдущий, причем радиальные нагрузки суммарного сжимающего усилия воспринимаются лонжероном 3 и поэтому задняя часть профиля не подвержена сжимающим деформациям, а лишь изгибающим по радиусу соответствующего витка лопасти. Значит не подвергаются деформации и ребра 6, обеспечивающие жесткость по хорде задней части профиля.

Барабан намотки постоянно отслеживает каждое мгновенное положение лопасти в плоскости вращения. Это происходит благодаря наличию вертикального шарнира втулки несущего винта и известной зависимости движения лопасти в плоскости вращения под действием кориолисовых сил от ее махового движения. Поэтому при намотке лопасти точная укладка каждого нового витка на предыдущей обеспечиваемости автоматически.

Лонжерон 3 в лопасти, кроме своего прямого назначения, используется в качестве противофлаттерного груза, обеспечивая центровку по хорде в каждом сечении лопасти.

Формула изобретения

Эластичная лопасть сворачиваемого несущего винта летательного аппарата вертикального взлета и посадки, содержащая силовую ленту, лонжерон, наполнитель, ребра поперечной жесткости, концевой центробежный груз, стабилизатор и поворотный узел корневой части, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения изгибных напряжений в корневой заделке лопасти, повышения тяговых характеристик несущего винта и повышения эффективности стабилизатора, лонжерон выполнен в виде зафиксированного посредством скоб пакета лент, установленных с возможностью продольного перемещения и имеющих на одном конце, размещенном в стабилизаторе, боковые выступы, при этом центробежный груз размещен в стабилизаторе, снабженном управляемым закрылком и упорами, взаимодействующими с боковыми выступами лент, а силовая лента и лонжерон соединены с поворотным узлом корневой части.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3