Опора для установки главного редуктора с несущим винтом
Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано при создании конструкций фюзеляжей вертолетов. Опора для установки главного редуктора с несущим винтом содержит корпусное тело, имеющее цилиндрический корпусный элемент, основание, подкрепляющие ребра и узлы для крепления главного редуктора. Основание выполнено П-образной формы в плане с преимущественно Г-образным поперечным сечением. На вертикальной полке основания закреплена дополнительная плита. Цилиндрический корпусный элемент между свободными концами П-образного основания переходит в плоский подковообразный элемент, обращенный выпуклой частью вниз от плоскости, в которой по периметру цилиндрического корпусного элемента расположены узлы крепления главного редуктора. Дополнительная плита в плане приблизительно повторяет контур основания, но замкнута по периметру и имеет преимущественно Т-образное поперечное сечение. Упомянутые узлы крепления главного редуктора выполнены в виде приливов к цилиндрическому корпусному элементу с профилированными цилиндрическими отверстиями. Изобретение направлено на создание опоры, обеспечивающей оптимальное перераспределение нагрузок с несущего винта, а также восприятия сосредоточенных эксплуатационных нагрузок, и в частности, от внешней грузовой подвески. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.
Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано при создании конструкций фюзеляжей вертолетов.
Известна опора несущего винта (патент WO №03016132, «Конструкция опоры трансмиссии для винтокрылого летательного аппарата», приоритетный номер US 20010930340 от 14.08.2001), состоящая из корпуса опоры, выполненного в виде цилиндрического корпусного элемента с узлами крепления опорного устройства главного редуктора со встроенными бобышками для крепления сервоприводов, которые соединены с автоматом перекоса для управления упомянутым несущим винтом. Известная опора предназначена только для передачи нагрузок, создаваемых несущим винтом (ротором) на фюзеляж, и в частности - противодействия осевым и поперечным нагрузкам от сервоприводов.
Наиболее близким техническим решением является изобретение по патенту ЕР №0508938 («Опорное устройство для установки главного редуктора», приоритетный номер US 19910683211 от 10.04.1991), взятое за прототип, в котором опорное устройство для установки несущего винта (ротора) вертолета сформировано так, чтобы опорное устройство не только обеспечивало бы передачу нагрузок от несущего винта на фюзеляж, но и являлось связующим звеном в конструкции каркаса фюзеляжа. Опорное устройство выполнено в виде цилиндрического корпусного тела, сформированного так, чтобы обеспечить крепление «мачты» (SRM) несущего винта и содержит пару передних поддерживающих ребер, что в совокупности обеспечивает восприятие и передачу на каркас вертолета динамических нагрузок, статических продольных, боковых вертикальных и крутящих сил, и пару задних подкосов для передачи осевых нагрузок. Опорное устройство также включает переднерасположенное дополнительное ребро для обеспечения избыточной безопасной поддержки упомянутого опорного устройства в случае разрушения одного из передних ребер, а также содержит поперечный стрингер, соединяющий все три передних ребра.
Техническое решение прототипа, так же как и решение по вышеизложенному аналогу (патент WO №03016132), предназначено в основном для передачи динамических и статических нагрузок от несущего винта на фюзеляж вертолета и только частично включено в конструкцию каркаса фюзеляжа, в частности, по передним поддерживающим ребрам как угловым связующим элементам GS фюзеляжа вертолета. Такое техническое решение опорного устройства прототипа не обеспечивает в полном объеме его интеграцию в силовую конструкцию фюзеляжа и требует ответного местного усиления конструкции каркаса фюзеляжа, в частности по уровню TL 2, к которому крепятся задние подкосы опорного устройства для восприятия сосредоточенных нагрузок, что как следствие приводит к увеличению веса конструкции каркаса фюзеляжа.
Технической задачей заявленного изобретения является создание опоры для установки главного редуктора с несущим винтом максимально интегрированной в конструкцию силового каркаса вертолета и обеспечивающей оптимальное перераспределение нагрузок с несущего винта, а также восприятия сосредоточенных эксплуатационных нагрузок, и в частности, от внешней грузовой подвески.
Технический результат достигается тем, что в известной опоре для установки главного редуктора с несущим винтом, содержащей корпусное тело, являющейся составной частью каркаса фюзеляжа вертолета, имеющей цилиндрический корпусный элемент, основание, как минимум пару подкрепляющих ребер и узлы для крепления главного редуктора, основание выполнено П-образной формы в плане с преимущественно Г-образным поперечным сечением, на продолжении вертикальных полок которой закреплена дополнительная плита в плоскости, параллельной плоскости основания, а цилиндрический корпусной элемент состыкован с основанием так, что вертикальные полки основания расположены внутри цилиндрического корпусного элемента, при этом цилиндрический корпусный элемент в плоскости хорд, расположенных между свободными концами П-образного основания, переходит в плоский подковообразный элемент, обращенный выпуклой частью вниз от плоскости, в которой по периметру цилиндрического корпусного элемента расположены узлы крепления главного редуктора, причем так, что как минимум два из них расположены в зонах перехода цилиндрической поверхности корпусного элемента в плоский подковообразный элемент, а дополнительная плита в плане приблизительно повторяет контур основания, но замкнута по периметру и имеет преимущественно Т-образное поперечное сечение, при этом упомянутые узлы крепления главного редуктора выполнены в виде приливов к цилиндрическому корпусному элементу с профилированным цилиндрическим отверстием в каждом из приливов, ось которого параллельна оси вала главного редуктора, а на упомянутой дополнительной плите по ее продольным сторонам выполнены узлы для крепления внешней грузовой подвески.
Проведенный заявителем анализ уровня техники показал, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными признакам заявленного технического решения, отсутствуют. Из чего следует, что заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна». Кроме того, из анализа уровня техники было выявлено, что существенные признаки заявленного технического решения ранее не были использованы на достижение указанного технического результата. Исходя из чего заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Изобретение раскрывается на фиг.1-9, где на фиг.1 представлена опора для установки главного редуктора с несущим винтом, на фиг.2 - корпусное тело, на фиг.3 - сечение А-А по фиг.2, на фиг.4 - сечение В-В по фиг.2, на фиг.5 - дополнительная плита, на фиг.6 - сечение С-С по фиг.5, на фиг.7 - сечение D-D по фиг.5, на фиг.8 - крепление главного редуктора и внешней грузовой подвески к опоре, на фиг.9 - диаграмма распределения перерезывающих сил и изгибающих моментов по длине фюзеляжа.
Опора для установки главного редуктора с несущим винтом содержит корпусное тело 1 и состыкованную с ним дополнительную плиту 2, выполненные штамповкой из алюминиевого сплава. Корпусное тело 1 включает в себя цилиндрический корпусный элемент 3 и основание 4, причем основание 4 выполнено П-образной формы в плане с преимущественно Г-образным поперечным сечением, и цилиндрический корпусный элемент 3 состыкован с ним так, что вертикальные полки 5 основания 4 расположены внутри цилиндрического корпусного элемента 3.
Цилиндрический корпусной элемент 3 в плоскости хорд, расположенных между свободными концами П-образного основания 4, переходит в плоский подковообразный элемент 6, обращенный выпуклой частью вниз от плоскости 7, в которой по периметру цилиндрического корпусного элемента 3 расположены узлы 8 крепления главного редуктора 9. Упомянутые узлы 8 выполнены в приливах 10, 11 в виде профилированных цилиндрических отверстий 12, за счет установки в упомянутых приливах 10, 11 втулок 13, 14, оси 15 узлов 8 параллельны оси 16 вала главного редуктора 9. Два из указанных приливов (приливы 10) с упомянутыми узлами 8 размещены в зоне перехода цилиндрической поверхности корпусного элемента 3 в плоский подковоообразный элемент 6 и усилены подкрепляющими ребрами 17 и 18. Необходимость сочленения корпусного элемента 3 с основанием 4 через плоский подковообразный элемент 6 продиктована возможностью более «глубокой» установки главного редуктора 9 в полость корпусного тела 1 с целью уменьшения эксплуатационных нагрузок на узлы 8 от несущего винта и обеспечения при этом удобства монтажа трансмиссионного вала для передачи мощности от двигателя к главному редуктору.
Дополнительная плита 2 в плане приблизительно повторяет контур основания 4, но замкнута по периметру и имеет преимущественно Т-образное поперечное сечение. Корпусное тело 1 состыковано с дополнительной плитой 2 по периметру через соответствующие вертикальные полки 5 основания 4 и вертикальные полки 19 дополнительной плиты 2 посредством силовых клепаных панелей 20, 21, что в совокупности образует остов каркаса фюзеляжа, так как замыкают на себе продольно-поперечный набор 22, 23 и силовые панели 24, 25 каркаса фюзеляжа, функционально обеспечивающие восприятие и перераспределение по каркасу эксплуатационных нагрузок от действия внешних сил и моментов. По продольным сторонам 26 дополнительной плиты 2 в поперечной плоскости вертолета, близкой к оси 16 вала главного редуктора 9, выполнены узлы 27, на которых посредством шарнирных звеньев 28, 29 закреплена траверса 30 с замком 31 внешней грузовой подвески 32.
Обоснованность предложенного технического решения нашла подтверждение в характере эпюры распределения внутренних силовых факторов - перерезывающих сил Qу и изгибающих моментов Mz по длине фюзеляжа L (фиг.9) от действия эксплуатационных полетных нагрузок, полученных в результате обработки данных тензометрии, которые указывают на концентрацию сил Qу и моментов Mz в каркасе фюзеляжа в зоне оси 16 вала главного редуктора 9. Поэтому расположение узлов 27 крепления внешней грузовой подвески 32 на дополнительной плите 2 органически вписывается в структуру силовых элементов упомянутого остова каркаса фюзеляжа, рассчитанных на восприятие больших перерезывающих сил, передающихся с внешней грузовой подвески. Кроме того, так как внешняя грузовая подвеска 32 сравнима с «маятником», подвешенным к корпусу вертолета и динамика движения системы «вертолет-груз» существенно зависит не только от типа узлов 27 внешней грузовой подвески, но и места их крепления на фюзеляже, поэтому техническое решение размещения узлов 27 вблизи оси 16 вала главного редуктора 9 равносильно размещению упомянутых узлов вблизи центра масс вертолета, что положительно сказывается на характеристике устойчивости вертолета в полете с грузом на внешней подвеске (см. Э.А.Петросян. Аэродинамика соосного вертолета. - М.: Полигон-Пресс, 2004, стр.788-789, 795-798).
На предложенную конструкцию опоры для установки главного редуктора с несущим винтом, интегрированную в силовой каркас фюзеляжа, разработана конструкторская документация.
1. Опора для установки главного редуктора с несущим винтом, содержащая корпусное тело, являющееся составной частью каркаса фюзеляжа вертолета, имеющее цилиндрический корпусный элемент, основание, как минимум пару подкрепляющих ребер и узлы для крепления главного редуктора, отличающаяся тем, что основание выполнено П-образной формы в плане с преимущественно Г-образным поперечным сечением, на продолжении вертикальных полок которой закреплена дополнительная плита в плоскости, параллельной плоскости основания, а цилиндрический корпусной элемент состыкован с основанием так, что вертикальные полки основания расположены внутри цилиндрического корпусного элемента, при этом цилиндрический корпусный элемент в плоскости хорд, расположенных между свободными концами П-образного основания, переходит в плоский подковообразный элемент, обращенный выпуклой частью вниз от плоскости, в которой по периметру цилиндрического корпусного элемента расположены узлы крепления главного редуктора, причем так, что как минимум два из них расположены в зонах перехода цилиндрической поверхности корпусного элемента в плоский подковообразный элемент, а дополнительная плита в плане приблизительно повторяет контур основания, но замкнута по периметру и имеет преимущественно Т-образное поперечное сечение.
2. Опора по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые узлы крепления главного редуктора выполнены в виде приливов к цилиндрическому корпусному элементу с профилированным цилиндрическим отверстием в каждом из приливов, ось которого параллельна оси вала главного редуктора, а на упомянутой дополнительной плите по ее продольным сторонам выполнены узлы для крепления внешней грузовой подвески.
