Автомат перекоса несущего винта вертолёта

Изобретение относится к области вертолетостроения, в частности к оборудованию вертолетов средствами управления общим и циклическим шагом несущего винта вертолета. Автомат перекоса несущего винта вертолета содержит направляющий стакан, жестко закрепленный на неподвижном корпусе симметрично приводному валу несущего винта вертолета, ползун со сферической наружной поверхностью, установленный на направляющем стакане посредством антифрикционного вкладыша с возможностью линейного перемещения вдоль оси вращения вала несущего винта, кольцо управления с антифрикционным вкладышем, подвижно установленное на сферической поверхности ползуна и снабженное устройством предотвращения углового перемещения вокруг направляющего стакана в виде двухзвенного шлиц-шарнира. Кольцо управления изготовлено сборным, причем нижняя часть его выполнена в виде консольной системы с ушками на концах консолей для кинематического соединения кольца с системой управления общим и циклическим шагом несущего винта и снабжена верхним и нижним фланцами соответственно большего и меньшего диаметра, которыми она жестко соединена с верхней частью кольца управления, образуя между собой жесткую кольцевую коробчатую конструкцию. На кольце управления с помощью шарикоподшипников установлено наружное кольцо, приводимое во вращение с помощью двухзвенного шлиц-шарнира, связанного с втулкой несущего винта. Наружное кольцо изготовлено сборным, причем наружная часть выполнена в виде рамы с формой равностороннего многоугольника, углы которого шарнирно соединены с тягами поворота лопасти, а внутри рамы жестко закреплена гильза для установки в ней шарикоподшипников. Внутренние элементы рамы наружного кольца выполнены с ∩-образным поперечным сечением, а стороны - с ⊂-образным поперечным сечением. В цилиндрических шарнирах и сферических подшипниках установлены антифрикционные вкладыши из материала, обладающего самосмазывающими свойствами. Консоли расположены под углом 90° друг к другу и шарнирно соединены с бустерами системы управления общим и циклическим шагом несущего винта вертолета. Технический результат - улучшение весовых и эксплуатационных характеристик автомата перекоса несущего винта, а также повышение надежности. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области вертолетостроения, в частности к оборудованию вертолетов средствами управления общим и циклическим шагом несущего винта вертолета.

Известен автомат перекоса несущего винта вертолета, установленный направляющим стаканом на неподвижном корпусе редуктора симметрично приводному валу несущего винта. На направляющем стакане установлен ползун со сферической наружной поверхностью, имеющий возможность перемещения относительно корпуса в осевом направлении. Призматическое соединительное средство с антифрикционными вкладышами, установленное между ползуном и направляющим стаканом, предотвращает поворот ползуна относительно корпуса. Имеются также два кольцевых элемента, связанные между собой с помощью шарикоподшипников, первый из которых установлен на ползуне с помощью антифрикционных вкладышей и занимает фиксированное азимутальное положение, а второй вращается вокруг первого вместе с приводным валом несущего винта посредством двухзвенного шлиц-шарнира, с закрепленными на нем качающимися рычагами, имеющими возможность отклоняться во всех направлениях относительно ползуна и соединенными с тягами поворота лопастей. Крепежные и приводные средства системы управления общим и циклическим шагом несущего винта взаимодействуют с первым кольцевым элементом для перемещения рычагов и ползуна вдоль оси симметрии относительно корпуса и для наклона рычагов относительно ползуна (Патент US №6,325,326 ВА. Устройство для управления общим и циклическим шагом несущего винта вертолета. - МКИ 7: В 64 С 27/605. - ИСМ, вып. 33, №12/2002, с.19). Данный аналог принят за прототип.

Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является сложность конструкции и увеличенный вес при необходимой жесткости конструкции.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является усовершенствование конструкции автомата перекоса несущего винта вертолета, снижение веса при заданной жесткости, а также уменьшение трения сопрягаемых подвижных частей без использования смазочных материалов.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемого изобретения, является улучшение весовых и эксплуатационных характеристик автомата перекоса несущего винта вертолета, а также повышение надежности.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном автомате перекоса несущего винта вертолета, содержащем направляющий стакан, жестко закрепленный на неподвижном корпусе редуктора симметрично приводному валу несущего винта вертолета, ползун со сферической наружной поверхностью, установленный на направляющем стакане посредством антифрикционного вкладыша с возможностью линейного перемещения вдоль оси вращения вала, кольцо управления с антифрикционным вкладышем, подвижно установленное на сферической поверхности ползуна и снабженное устройством предотвращения углового перемещения вокруг направляющего стакана, кинематически соединенное посредством сферических подшипников с системой управления общим и циклическим шагом несущего винта, наружное кольцо, установленное на кольце управления с помощью шарикоподшипников и связанное с втулкой несущего винта с помощью двухзвенного шлиц-шарнира, одно звено которого шарнирно соединено с вращающейся втулкой несущего винта, а другое - посредством сферического подшипника с наружным кольцом, тяги поворота лопасти, закрепленные с помощью сферических подшипников одной стороной с наружным кольцом, а другой - с рычагом управления шагом лопасти несущего винта, согласно предложенному техническому решению,

кольцо управления изготовлено сборным, причем нижняя часть его выполнена в виде консольной системы с ушками на концах консолей для кинематического соединения кольца с системой управления общим и циклическим шагом несущего винта и снабжена сверху и снизу фланцами соответственно большего и меньшего диаметра, которыми она жестко соединена с верхней частью кольца управления, образуя между собой жесткую кольцевую коробчатую конструкцию, и/или наружное кольцо выполнено в виде рамы с формой равностороннего многоугольника, число углов которого равно количеству лопастей, при этом на углах рамы выполнены вилки для соединения наружного кольца с ушками тяг поворота лопастей;

кольцо управления выполнено из разнородных материалов, причем нижняя часть изготовлена из легкого сплава, например алюминиевого, а верхняя часть, например, из легированной стали для установки на ней внутренних колец шарикоподшипников;

наружное кольцо выполнено сборным из разнородных материалов, внутри которого жестко закреплена гильза, выполненная, например, из легированной стали, для установки в ней наружного кольца шарикоподшипников, а рама изготовлена из легкого, например, алюминиевого сплава;

консоли с ушками расположены на кольце управления под углом 90° друг к другу;

устройство предотвращения углового перемещения кольца управления выполнено в виде двухзвенного шлиц-шарнира, одно звено которого шарнирно присоединено к направляющему стакану с возможностью поворота в плоскости, проходящей через ось вращения вала несущего винта, а другое - с жестко закрепленным на кольце управления кронштейном при помощи сферического подшипника, ось вращения последнего расположена в плоскости поворота первого звена;

внутренние элементы рамы наружного кольца выполнены с ∩-бразным поперечным сечением, а стороны - с ⊂-образным поперечным сечением;

в цилиндрических шарнирах и сферических подшипниках установлены антифрикционные вкладыши, например, из органита и/или органоволокнита;

поверхности, контактирующие с антифрикционными вкладышами, выполнены с износостойким покрытием, например твердым хромом и/или твердым оксидом;

ушки кольца управления шарнирно соединены с бустерами, последние соединены с системой управления общим и циклическим шагом несущего винта вертолета.

Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками из заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

На фиг.1 показан автомат перекоса несущего винта вертолета в разрезе по оси приводного вала; на фиг.2 - вид А на фиг.1.

Автомат перекоса несущего винта вертолета содержит направляющий стакан 1, жестко закрепленный на неподвижном корпусе 2 редуктора симметрично валу 3 несущего винта вертолета, ползун 4 со сферической наружной поверхностью 5, установленный на направляющем стакане 1 посредством антифрикционных вкладышей 6 с возможностью линейного перемещения вдоль оси 7 вращения вала 3 несущего винта, кольцо управления 8, подвижно установленное на сферической поверхности 4 ползуна 5 посредством антифрикционных вкладышей 9. Кольцо управления 8 изготовлено сборным из разнородных материалов, причем нижняя часть 10 его изготовлена из легкого сплава, например алюминиевого, и выполнена в виде консольной системы с ушками 11 на концах консолей для кинематического соединения кольца 8 с системой управления общим и циклическим шагом несущего винта и снабжена верхним 12 и нижним 13 фланцами соответственно большего и меньшего диаметра, которыми она жестко соединена с верхней частью 14 кольца управления, образуя между собой жесткую кольцевую коробчатую конструкцию, причем верхняя часть изготовлена из более прочного материала, например из легированной стали, для установки на ней внутреннего кольца шарикоподшипников 15 (фиг.1). Кольцо управления 8 снабжено устройством предотвращения углового перемещения вокруг направляющего стакана 1 в виде двухзвенного шлиц-шарнира 16, одно звено 17 которого шарнирно присоединено к направляющему стакану 1 с возможностью поворота в плоскости, проходящей через ось 7 вращения вала несущего винта, а другое 18 - с жестко закрепленным на кольце управления 8 кронштейном 19 при помощи сферического подшипника 20. На кольце управления 8 с помощью шарикоподшипников 15 установлено наружное кольцо 21, связанное с втулкой несущего винта с помощью двухзвенного шлиц-шарнира 22, одно звено 23 которого шарнирно соединено с вращающейся втулкой несущего винта, а другое звено 24 - посредством сферического подшипника 25 с наружным кольцом 21. Тяги 26 поворота лопасти, закрепленные с помощью сферических подшипников 27 одной стороной с наружным кольцом 21, а другой - с рычагом управления шагом лопасти несущего винта (условно не показан). Наружное кольцо 21 изготовлено сборным из разнородных материалов и выполнено в виде рамы 28 с формой равностороннего многоугольника (квадрата для четырехлопастного несущего винта) из легкого, например алюминиевого, сплава, при этом на углах выполнены вилки 29 для установки шарнирных сферических подшипников 27 (фиг.2). Внутри рамы 28 жестко закреплена гильза 30, выполненная из более прочного материала, например из легированной стали, для установки в ней наружного кольца шарикоподшипников 15. Внутренние элементы 31 рамы 28 наружного кольца 21 выполнены с ∩-образным поперечным сечением, а стороны 32 - с ⊂-образным поперечным сечением. В цилиндрических шарнирах 33 звеньев 17, 18, 22, 23 и сферических подшипниках 20, 25, 27 и 34 установлены антифрикционные вкладыши соответственно 35 и 36 из материала, обладающего смазывающими свойствами, например из органита и/или органоволокнита, а поверхности, контактирующие с антифрикционными вкладышами, выполнены с износостойким покрытием, например твердым хромом и/или твердым оксидом. Ушки 11 на консольной системе расположены на кольце управления 8 под углом 90° друг к другу и снабжены сферическими подшипниками 34, установленными в ушках 11, соединены с бустерами (условно не показаны) системы управления общим и циклическим шагом несущего винта вертолета.

Автомат перекоса несущего винта вертолета работает следующим образом.

Для изменения величины тяги несущего винта бустерами системы управления общим и циклическим шагом несущего винта воздействуют на отклонение кольца управления 8 от горизонтального положения на сферической наружной поверхности 5 ползуна 4 относительно направляющего стакана 1 посредством трех ушков 11 консолей, расположенных под углом 90° друг к другу, исключающим поворот кольца управления 8 вокруг направляющего стакана 1 посредством двухзвенного шлиц-шарнира 16, звено 17 которого шарнирно присоединено к направляющему стакану 1 с возможностью поворота в плоскости, проходящей через ось вращения вала 3 несущего винта, а звено 18 - с жестко закрепленным на кольце управления 8 кронштейном 19 при помощи сферического подшипника 20, ось вращения последнего расположена в плоскости поворота звена 17, при этом поворот звеньев 17 и 18 шлиц-шарнира 16 в плоскости оси 7 обеспечивает возможность линейного перемещения вдоль оси 7 приводного вала 3 несущего винта совместно с ползуном 4, установленным антифрикционными вкладышами 6 на цилиндрической поверхности стакана 1, а сферический подшипник 20 обеспечивает отклонение кольца управления 8 от горизонтального положения. Вместе с кольцом управления 8 перемещается связанное шарикоподшипником 15 наружное кольцо 21, вращаемое втулкой несущего винта относительно направляющего стакана 1 посредством двухзвенного шлиц-шарнира 22, звено 23 которого шарнирно соединено с вращающейся втулкой несущего винта, а другое звено 24 - посредством сферического подшипника 25 с наружным кольцом 21, при этом звенья 23 и 24, перемещаясь в плоскости оси 7, обеспечивают возможность осевого перемещения наружного кольца 21, а сферический подшипник 25 обеспечивает отклонение наружного кольца 21 от горизонтального положения. При осевом перемещении наружного кольца 21 через сферические подшипники 27 тягами 26 изменяется общий шаг несущего винта. Изменение направления силы тяги несущего винта производится путем соответствующего наклона плоскости вращения наружного кольца 21 относительно направляющего стакана 1, для этого бустеры системы управления воздействуют через ушки 11 консолей на невращающее кольцо управления 8 и вместе с ним на наружное кольцо 21, вращающееся на кольце управления 8 с помощью подшипника 15, одновременно наклоняя его на шаровой поверхности 5 под углом относительно оси 7. В наклонном положении плоскости наружного кольца 21 посредством тяг 26 поворота лопастей происходит циклическое изменение углов наклона лопастей, при котором угол установки каждой лопасти меняется по закону синуса в зависимости от ее азимутального положения. Антифрикционные вкладыши 6, 9, 35, 36 и износостойкое покрытие сопрягающихся с ними поверхностей обеспечивают минимальное трение без необходимости периодической смазки, увеличивают надежность и долговечность шарнирных соединений. Сборные конструкции кольца управления 8 и наружного кольца 21 с использованием легких сплавов и сталей в сочетании с конструктивным исполнением в виде коробчатой конструкции кольца 8 и рамной конструкции наружного кольца 21 с ∩-образным поперечньм сечением внутренних элементов 31 и с ⊂-образным поперечным сечением сторон 32 рамы 28 обеспечивают необходимую жесткость и прочность при снижении веса конструкции.

На предложенный автомат перекоса несущего винта вертолета разработана конструкторская документация, изготовлен опытный образец, который испытан на вертолете АНСАТ.

1. Автомат перекоса несущего винта вертолета, содержащий направляющий стакан, жестко закрепленный на неподвижном корпусе редуктора симметрично приводному валу несущего винта вертолета, ползун со сферической наружной поверхностью, установленный на направляющем стакане посредством антифрикционного вкладыша с возможностью линейного перемещения вдоль оси вращения вала, кольцо управления с антифрикционным вкладышем, подвижно установленное на сферической поверхности ползуна и снабженное устройством предотвращения углового перемещения вокруг направляющего стакана, кинематически соединенное посредством сферических подшипников с системой управления общим и циклическим шагом несущего винта, наружное кольцо, установленное на кольце управления с помощью шарикоподшипников и связанное с втулкой несущего винта с помощью двухзвенного шлиц-шарнира, одно звено которого шарнирно соединено с вращающейся втулкой несущего винта, а другое посредством сферического подшипника - с наружным кольцом, тяги поворота лопасти, закрепленные с помощью сферических подшипников одной стороной с наружным кольцом, а другой - с рычагом управления шагом лопасти несущего винта, отличающийся тем, что кольцо управления изготовлено сборным, причем нижняя часть его выполнена в виде консольной системы с ушками на концах консолей для кинематического соединения кольца с системой управления общим и циклическим шагом несущего винта и снабжена сверху и снизу фланцами соответственно большего и меньшего диаметра, которыми она жестко соединена с верхней частью кольца управления, образуя между собой жесткую кольцевую коробчатую конструкцию, и наружное кольцо выполнено в виде рамы с формой равностороннего многоугольника, число углов которого равно количеству лопастей, при этом на углах рамы выполнены вилки для соединения наружного кольца с ушками тяг поворота лопастей.

2. Автомат перекоса по п.1, отличающийся тем, что кольцо управления выполнено из разнородных материалов, причем нижняя часть изготовлена из легкого сплава, например, алюминиевого, а верхняя часть, например, из легированной стали, для установки на ней внутренних колец шарикоподшипников.

3. Автомат перекоса по п.1, отличающийся тем, что наружное кольцо выполнено сборным из разнородных материалов, внутри которого жестко закреплена гильза, выполненная, например, из легированной стали, для установки в ней наружного кольца шарикоподшипников, а рама изготовлена из легкого, например, алюминиевого сплава.

4. Автомат перекоса по п.1, отличающийся тем, что консоли с ушками расположены на кольце управления под углом 90° друг к другу.

5. Автомат перекоса по п.1, отличающийся тем, что устройство предотвращения углового перемещения кольца управления выполнено в виде двухзвенного шлиц-шарнира, одно звено которого шарнирно присоединено к направляющему стакану с возможностью поворота в плоскости, проходящей через ось вращения вала несущего винта, а другое - с жестко закрепленным на кольце управления кронштейном при помощи сферического подшипника, ось вращения последнего расположена в плоскости поворота первого звена.

6. Автомат перекоса по п.1, отличающийся тем, что внутренние элементы рамы наружного кольца выполнены с ∩-образным поперечным сечением, а стороны - с ⊂-образным поперечным сечением.

7. Автомат перекоса по п.1, отличающийся тем, что в цилиндрических шарнирах и сферических подшипниках установлены антифрикционные вкладыши, например, из органита и/или органоволокнита.

8. Автомат перекоса по п.8, отличающийся тем, что поверхности, контактирующие с антифрикционными вкладышами, выполнены с износостойким покрытием, например, твердым хромом и/или твердым оксидом.

9. Автомат перекоса по п.1, отличающийся тем, что ушки кольца управления шарнирно соединены с бустерами, последние соединены с системой управления общим и циклическим шагом несущего винта вертолета.