НЕСУЩИЙ ВИНТ Российский патент 1995 года по МПК B64C27/32 B64C27/46 

Изобретение относится к авиации и касается летательных аппаратов с винтами изменяемого диаметра и угла установки лопастей.

Известен винт самолета вертикального взлета и посадки (СВВП), содержащий втулку с радиальными мехами, с подшипниками по оси, с посаженными с возможностью поворота лонжеронами, лопастями [1]
Известен также несущий винт, содержащий втулку и лопасти, каждая из которых выполнена из двух частей внутренней и наружной. Внутренняя часть имеет овальное сечение, а наружная часть лопасти с аэродинамическим профилем установлена на внутренней части с возможностью перемещаться вдоль нее. Несущий винт снабжен механизмом изменения диаметра винта, состоящим из конического зубчатого редуктора, установленного во втулке, причем с зубчатыми колесами редуктора соединен ходовой винт, смонтированный во внутренней части каждой лопасти, при этом гайка, навинченная на ходовой винт, закреплена в наружной части лопасти [2]
Изменение диаметра винта в зависимости от скорости полета позволяет сохранить высокий КПД на разных режимах полета, однако внутренняя часть лопасти имеет овальное сечение, следовательно образующие ее поверхность параллельны оси лопасти и толщина лопасти постоянна по всей длине на всех сечениях лопасти, иначе наружная часть не сможет держаться на внутренней части в разных положениях на ней. Профиль лопасти от корня к концу имеет постоянную высоту или же если лопасть утоньшается к концу, у корня наружная часть лопасти имеет ту же малую толщину, что у корня. В первом случае имеем аэродинамические потери, а во втором снижается жесткость внутренней части, что ведет к увеличению веса конструкции.

Кроме того, если внутренняя часть лопасти имеет постоянное сечение по длине для надежного и достаточно устойчивого базирования наружной части лопасти, без заедания и люфта, на внутренней, когда лопасть раздвинута до максимального диаметра, требуется достаточно большая длина заделки, что снижает диапазон изменения диаметра, ограничивает возможность максимального использования большого участка внутренней части лопасти.

Цель изобретения повышение КПД винта путем увеличения диапазона изменения его диаметра и уменьшение относительной толщины аэродинамического профиля.

Это достигается тем, что механизм изменения диаметра винта выполнен в виде двух параллельных зубчатых реек зацепленных с шестерней, причем одна из реек выполнена на неподвижной части, другая на подвижной, а шестерня закреплена своей осью через вилку на ходовом винте, на который навинчена гайка, установленная на одном конце полого вала, а на другом конце выполнена коническая шестерня редуктора привода управления, размещенного во втулке винта. Полый вал с гайкой вращается в подшипниках, а ходовой винт с шестерней относительно неподвижны, так как совершают лишь поступательное движение, параллельное себе перемещение. На передней и задней частях внутренней и наружной частей лопасти выполнены направляющие и салазки: впереди Т-образные направляющие, взаимодействующие с такими же салазками, а сзади плоскопараллельные направляющие, взаимодействую- щие с салазками того же профиля, в виде ряда скоб или сплошного паза.

Если лопасть имеет аэродинамическую крутку, направляющие, как и сама внутренняя часть лопасти и рейки выполняются винтовыми с осью крутки лопастей, лежащей на оси лопасти вблизи оси жесткости.

На фиг. 1 схематически изображена лопасть, вид сзади, при минимальном диаметре; на фиг. 2 то же, лопасть раздвинута до максимального диаметра винта; на фиг. 3 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 сечение В-В на фиг. 3; на фиг. 6 сечение Г-Г на фиг. 4.

Винт устроен следующим образом.

На втулке 1 посажены лопасти 2 с возможностью продольного перемещения вдоль внутренней части 3 по направляющим 4 с возможностью изменения угла установки лопасти перемещением рычага 5 тягой 6 по оси 7. Во втулке 8 механизм изменения диаметра винта содержит редуктор с шестернями 9 и 10, сидящими на полом валу 11 с гайкой 12 на другом конце, навинченной на ходовой винт 13, на котором выполнена вилка 14 с осью 15 и шестерней 16, взаимодействующей с рейками 17 и 18, первая из которых заделана в концевой части 19 лопасти. В лонжероне 20 лопасти выполнены салазки 21 в виде ряда скоб или сплошного паза, в передней части лонжерона выполнены Т-образные салазки 22, в которые посажены направляющие 23 того же профиля. На этих же салазках выполнены салазки, направляющие 24 для передней рейки в усилении 25 лонжерона. Передняя рейка связана с наружной частью лопасти посредством стержня 26.

Несущий винт работает следующим образом.

В исходном состоянии лопасти раздвинуты D_макс и заделаны на внутренних частях 3 участками l₁ салазками 4 и 23 в направляющих 21, 22 лонжерона 20 с усилением 25. Поворот лопасти вокруг радиальной оси осуществляется во втулке 8 перемещением рычага 5 тягой 6 по оси 7 вдоль втулки винта 1. Изменение диаметра винта осуществляется перемещением наружной части лопасти по внутренней из положения D_макс в положение D_мин (фиг. 1), для чего включают привод (не показан) и шестерня 9 поворачивает шестерню 10, полый вал 11, гайку 12 и ходовой винт 13 тянет за собой вилку 14 с осью 15 шестерню 16. Так как рейка 18 неподвижна, рейка 17 перемещает лопасть внутрь посредством тяги 26, заделанной в концевой части 19 лопасти, скользя (катя) салазками по направляющим.

Плоский изгиб воспринимается Т-образной парой, поперечный же длиной заделки L₁ с плечом l₂.

Изобретение относится к авиации и касается летательных аппаратов с винтами изменяемого диаметра и угла установки лопастей. Изобретение позволяет повысить КПД винта путем увеличения диапазона изменения его диаметра и уменьшения относительной толщины аэродинамического профиля. Несущий винт содержит втулку 1, лопасти из двух частей внутренней 3 и наркжной 2, причем наружная часть 2 лопасти в сечении имеет аэродинамический профиль, внутренняя часть 3 - овальная. Наружная часть 2 посажана на внутреннюю с возможностью продольного перемещения наружной части 2 по внутренней части, для чего между обеими частями выполнены направляющие или рельсы и салазки, выполненные на лонжероне. Перемещение внутренней части 3 осуществляется при помощи механизма с шестернями 9 и 10 на полом валу 11 с гайкой 12 на конце, в котором пропущен ходовый винт 13, на котором выполнена шестерня 16, зацепленная с зубчатыми рейками 17 и 18. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. НЕСУЩИЙ ВИНТ, содержащий втулку и лопасти, каждая из которых выполнена из двух, внутренней и наружной, частей, внутренняя из которых имеет овальное сечение, а наружная с аэродинамическим профилем, установленная на внутренней части с возможностью перемещения вдоль нее, механизм изменения угла установки лопастей в виде тяг и рычагов, связанных с приводом управления, и механизм изменения диаметра винта, состоящий из конических зубчатых шестерен редуктора, вмонтированного во втулке винта, кинематически связанных с ходовым винтом и навинченной на него гайкой, связанными с приводом изменения диаметра винта, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД винта путем увеличения диапазона изменения его диаметра и уменьшения относительной толщины аэродинамического профиля, механизм изменения диаметра винта снабжен полым валом, одним концом кинематически связанным с коническим зубчатым редуктором, и гайкой на другом конце, через который пропущен ходовой винт, снабженный шестерней, установленной на конце ходового винта посредством вилки на вертикальной оси и взаимодействующей с двумя зубчатыми рейками, одна из которых закреплена на внутренней части лопасти, а другая на наружной, при этом направляющие выполнены в виде рельса, взаимодействующего с ответными ему салазками. 2. Винт по п.1, отличающийся тем, что наружная часть лопасти выполнена с аэродинамической круткой, а внутренняя часть лопасти и направляющие пары выполнены с той же круткой и в том же направлении.