СИЛОВАЯ УСТАНОВКА ВЕРТОЛЕТА Российский патент 1996 года по МПК B64C27/605 

Изобретение относится к силовым установкам вертолетов, преимущественно беспилотных, и представляет собой систему управления вертолетом путем изменения общего и циклического шага лопастей несущего винта.

Известны силовые установки вертолетов, содержащие несущий винт с шарнирно установленными в закрепленных на валу втулках лопастями, снабженными поводками для изменения угла атаки, автомат перекоса с наружным, соединенным с валом и внутренним неподвижным кольцами, движок изменения общего шага, причем последний и неподвижное кольцо связаны с блоком управления /1/. К недостаткам таких установок можно отнести большие усилия в исполнительных механизмах системы управления, ее повышенную инерционность и недостаточную устойчивость.

Указанные недостатки в определенной мере устранены в силовой установке /2/, которая по совокупности существенных признаков и технической сущности наиболее близка к данному изобретению и выбрана поэтому в качестве прототипа. Установка /2/ содержит несущий винт с шарнирно установленными в закрепленных на валу втулках лопастями, снабженными поводками для изменения угла атаки, автомат перекоса с наружным соединенным с валом и внутренним неподвижным кольцами, движок изменения общего шага, причем последний и неподвижное кольцо связаны с блоком управления, гироскопический стабилизатор с укрепленными на радиальных штангах лопатками, связанный шарнирными тягами с поводками лопастей. По сравнению с установкой /2/ данная конструкция обеспечивает большую устойчивость вертолета при воздействии различных внешних возмущений, однако усилия в системе управления остаются весьма значительными.

В настоящем изобретении этот недостаток устранен тем, что гироскопический стабилизатор расположен над лопастями несущего винта, соединен с концом вала карданным шарниром, штанги лопаток установлены с возможностью поворота и снабжены поводками, связанными шарнирными тягами с наружным кольцом автомата перекоса, а на поводках лопастей установлены двухплечие суммирующие качалки, одно из плеч которых соединено шарнирной тягой с гироскопическим стабилизатором, а другое с движком изменения общего шага. На гироскопическом стабилизаторе укреплены регулировочные грузы.

Таким образом, по сравнению с ближайшим аналогом данное изобретение обладает новизной, причем совокупность отличительных признаков не следует явным для специалиста образом из источников, соответствующих уровню современной техники. Что же касается промышленной применимости, то она доказывается приведенным ниже описанием. Следовательно, данное изобретение соответствует всем трем условиям патентоспособности.

На фиг. 1 приведена схема силовой установки вертолета, являющейся предметом настоящего изобретения, на фиг. 2 вид силовой установки с продольным сечением, на фиг. 3 сечение фиг. 2 по А-А.

Позиции на фиг 1 3 означают: 1 лопасть несущего винта, 2 -втулка, 3-вал, 4-поводок несущей лопасти, 5-неподвижное кольцо автомата перекоса, 6-вращающееся кольцо автомата перекоса, 7-движок изменения общего шага, 8-гироскопический стабилизатор, 9-лопатка, 10-радиальная штанга, 11-карданный шарнир, 12-поводок лопатки, 13-двухплечая суммирующая качалка, 14, 15, 16, 17-шарнирные тяги, 18-регулировочный груз.

Силовая установка имеет выходной вал 3 редуктора, который приводится во вращение газотурбинным двигателем или двигателем внутреннего сгорания. С валом 3 обычным образом, например карданным шарниром соединено вращающееся кольцо 6 автомата перекоса. Неподвижное кольцо 5 автомата перекоса связано шарнирными тягами 17 с блоком управления вертолета. Гироскопический стабилизатор 8 укреплен с помощью карданного шарнира 11 на конце вала 3. Неподвижное кольцо 5 установлено во вращающемся кольце 6 на подшипнике. В гироскопическом стабилизаторе 8, представляющем собой массивное металлическое кольцо на подшипниках, установлены радиальные штанги 10 с укрепленными на концах лопатками 9. Последние имеют соответствующую крыловидную форму. На штангах 10 укреплены поводки 12. Стабилизатор 8 связан шарнирными тягами 15 с одним из плеч суммирующих двухплечих качалок 13, которые установлены с возможностью вращения на поводках 4 несущих лопастей 1. Лопасти 1 шарнирно установлены во втулках 2, закрепленных на валу 3. Другие плечи качалок 13 связаны шарнирными тягами 14 с движком 7 изменения общего шага лопастей 1. Поводки 12 связаны шарнирными тягами 16 с вращающимся кольцом 6 автомата перекоса. На гироскопическом стабилизаторе 8 укреплены регулировочные грузы 18. Верхние концы шарнирных тяг 15, как показано на (фиг. 2, 3),могут быть укреплены на опорах грузов 18 и на штангах 10.

Силовая установка работает следующим образом.

Тяга несущего винта по абсолютной величине регулируется перемещением в осевом направлении движка 7 по команде блока управления. При этом тяги 14 поворачивают качалки 13 и за поводки 4 на одинаковые углы лопасти 1 несущего винта вертолета. Для изменения тяги винта по направлению по команде блока управления поворачивается тягами 17 неподвижное кольцо 5, а с ним и вращающееся кольцо 6 автомата перекоса. При этом с помощью тяг 16 поворачиваются вокруг своих осей штанги 10, а вместе с ними лопатки 9. Неравномерный по окружности поворот лопаток 9 приводит к возникновению момента аэродинамических сил, поворачивающего гироскопический стабилизатор 8 на определенный угол вокруг горизонтальной оси. При повороте стабилизатора 8 с помощью тяг 15 поворачиваются на неодинаковые углы лопасти 1. Таким образом, происходит регулирование циклического шага лопастей 1, т.е. изменяется направление вектора тяги несущего винта вертолета.

В случае поворота вертолета в пространство под действием внешних возмущений /например, порыва ветра/, изменения положения центра масс фюзеляжа и т. п. вместе с летательным аппаратом поворачивается ось несущего винта. В то же время возникающий парирующий гироскопический момент стремится возвратить стабилизатор 8 в первоначальное положение. В результате между плоскостями несущего винта и стабилизатора 8 создается определенный угол наклона, что приводит к соответствующему изменению циклического шага и возникнованию на несущем винте момента, парирующего возмущение и возвращающего аппарат в исходное положение. Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает автоматически стабильность аппарата при воздействии возмущений.

И спользование лопаток 9 для изменения положения стабилизатора 8 позволяет значительно уменьшить усилия в системе управления, поскольку при повороте лопаток 9 приходится преодолевать лишь небольшой момент от аэродинамических сил, действующих на лопатки. Изменяя массу регулировочных грузов 18 и их радиальное положение возможно изменять момент инерции стабилизатора 8 и соответственно его динамические характеристики. ЫЫЫ2

Использование: в силовых установках вертолетов для управления летательным аппаратом путем изменения общего и циклического шага лопастей несущего винта. Сущность: силовая установка вертолета, имеющая несущий винт с шарнирно установленными во втулках вала лопастями, снабженными поводками для изменения угла атаки, автомат перекоса с наружным, соединенным с валом и внутренним неподвижным кольцами, движок изменения общего шага, причем последний и неподвижное кольцо связаны с блоком управления, гироскопический стабилизатор с укрепленными на радиальных штангах лопатками, связанный с поводками лопастей, причем гироскопический стабилизатор расположен над винтом, соединен с концом вала карданным шарниром, штанги лопаток установлены с возможностью поворота и снабжены поводками, связанными шарнирными тягами с наружным кольцом автомата перекоса, а на поводках лопастей установлены двуплечие суммирующие качалки, одно из плеч которых соединено шарнирной тягой с гироскопическим стабилизатором, а другое - с движком изменения общего шага. На стабилизаторе могут быть укреплены грузы для изменения момента инерции стабилизатора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Силовая установка вертолета, содержащая несущий винт с шарнирно установленными в укрепленных на валу втулках лопастями, снабженными поводками для изменения угла атаки, автомат перекоса с наружным кольцом, соединенным с валом и внутренним неподвижным кольцом, движок изменения общего шага, взаимодействующий вместе с неподвижным кольцом с блоком управления, гироскопический стабилизатор с укрепленными на радиальных штангах лопатками, связанный с поводками лопастей, отличающийся тем, что гироскопический стабилизатор размещен над винтом, соединен с концом вала карданным шарниром, штанги лопаток установлены с возможностью поворота и снабжены поводками, связанными шарнирными тягами с наружным кольцом автомата перекоса, а на поводках лопастей установлены двуплечие суммирующие качалки, одно из плеч которых соединено шарнирной тягой с гироскопическим стабилизатором, а другое - с движком изменения общего шага. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на гироскопическом стабилизаторе укреплены регулировочные грузы.