УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ РЕДУКТОРА НЕСУЩЕГО ВИНТА ВЕРТОЛЕТА Российский патент 1997 года по МПК B64C1/16 B64D27/12 B64C27/00 

Изобретение относится к области авиационной техники, к конструктивным элементам летательных аппаратов, а более конкретно к креплению главных редукторов вертолетов на фюзеляже.

Известно устройство для крепления редуктора несущего винта вертолета, выполненное в виде стержней, образующих пространственному ферму (см. Данилов В. А. и др. "Вертолет МИ-8", М. 1979 г, фиг. 6, 11). Стержни с одной стороны закреплены на корпусе редуктора, а с другой стороны на фюзеляже вертолета. Стержни имеют сборную конструкцию и выполнены в виде трубы с приваренными по ее концам проушинами. Своими верхними концами стержни проушинами через шаровые подшипники крепятся к лапам, которые жестко закреплены на корпусе редуктора. Нижние концы стержней, выполненные в виде узла-пятки, закреплены на фюзеляже при помощи вертикально расположенного болта.

Такое устройство для крепления главного редуктора имеет ряд недостатков.

Стержни такой пространственной фермы рассчитаны на восприятие при работе сжимающих либо растягивающих нагрузок. По концам стержни соединены с редуктором и фюзеляжем через шаровые подшипники, которые позволяют разгрузить их от изгибающих моментов, возникающих от неточности изготовления и других деформаций. Собственные размеры стержней и размеры конструктивных элементов для их закрепления определяются расчетами на их продольную устойчивость, т. е. расчетом на предельную величину силы, при которой они теряют устойчивость. Шарнирная заделка стержней, воспринимающих сжимающие нагрузки приводит к тому что стержни выполняются значительных размеров и большой массы. Кроме этого, требуется постоянный контроль за состоянием шаровых подшипников в эксплуатации.

Известно также другое устройство для крепления, конструктивно наиболее близкое к предлагаемому, выбранное в качестве прототипа, и используемое на американском вертолете S-58. Устройство для крепления содержит стержни, закрепленные с одной стороны к редуктору, а с другой к фюзеляжу вертолета (см. Maintenance instruction model"Sikorsky S-58", Helicopter, USAF, 1960,hand book 4, p. 18 20, fig. 4 10). Стержни со стороны их крепления к фюзеляжу имеют сферическую посадочную поверхность, размещенную в сферическом углублении фюзеляжа и закреплены вертикальным стяжным болтом, расположенном в отверстии, выполненном в центре сферического углубления фюзеляжа. Плоскость, проходящая через край сферического углубления фюзеляжа проходит значительно ниже центра сферы. Под головкой вертикально расположенного болта установлена сферическая шайба.

Конструкция, описанная выше, представляет собой дважды статически неопределимую систему, состоящую из восьми стержней. Два из них являются регулируемыми по длине и выполнены разъемными.

Выполнение сопряженных поверхностей стержней и фюзеляжа сферическими позволяет уменьшить развитие фрикционной коррозии, свойственной подобным соединениям. Однако, высота сопряженных сегментов сферических поверхностей в несколько раз меньше диаметра сферической поверхности. Это приводит к тому, что для уменьшения развития фрикционной коррозии на сопряженных сферических поверхностях, необходимо увеличивать усилие затяжки болтов в 3 4 раза по сравнению с действующими статическими нагрузками. Это приводит к увеличению размеров и массы узла крепления и не полностью устраняет возможность появления фрикционной коррозии.

Стержни описанной выше пространственной фермы, также как и стержни ранее описанного аналога, воспринимают растягивающие либо сжимающие нагрузки. Прочностной расчет стержней такой пространственной фермы основан на определении их продольной устойчивости, на определении предельной величины силы при которой стержни теряют устойчивость. Величина этой силы определяется необходимостью восприятия всех аэродинамических сил от несущего винта, реактивных крутящих моментов и передачи их на фюзеляж.

При расчете стержней на продольную устойчивость при приложении сжимающих нагрузок определяющей является величина критической силы, при которой стержень теряет продольную устойчивость, величина которой зависит от длины стержня, момента инерции его сечения, модуля упругости материала и способа заделки его концов.

При всех прочих равных условиях стержень с заделками по концам имеет величину критической силы в 4 раза большую по сравнению со стержнем закрепленным по концам шарнирно. Таким образом для восприятия одной и той же силы момент инерции стержня с заделками по концам может быть в 4 раза меньше, чем у стержня закрепленного шарнирно. То есть, можно перейти от трубчатого сечения, которое применяется в настоящее время, к сплошному и тем самым резко снизить жесткость стержня на изгиб и, следовательно, снизить напряжения, возникающие во всех элементах в результате неточности изготовления, монтажа и деформаций при работе, до незначительных величин.

При создании предлагаемого технического решения ставилась задача создания устройства для крепления редуктора несущего винта вертолета малой массы, более простой конструкции, не требующей обслуживания в эксплуатации.

Эта задача решена благодаря тому, что в устройстве для крепления редуктора несущего винта вертолета, содержащего стержни, закрепляемые с одной стороны к редуктору, а с другой стороны к фюзеляжу, каждый из стержней жестко закреплен на редукторе и на фюзеляже, причем крепление на фюзеляже выполнено попарно одним болтом.

Конец каждого стержня, закрепленного на фюзеляже, имеет фланец с цилиндрической посадочной поверхностью.

Концы стержней, закрепляемые на фюзеляже выполнены в виде узла-пятки, причем узел-пятка одного из попарно закрепленных стержней имеет внутреннюю посадочную поверхность для узла-пятки другого стержня.

Попарное закрепление стержней к фюзеляжу одним вертикально расположенным болтом позволяет сократить количество конструктивных элементов крепления, снизить местные напряжения в месте крепления стержней на фюзеляже благодаря геометрически точному сведению векторов сил в стержнях в одну точку, а выполнение конца каждого стержня, крепящегося к редуктору, в виде фланца с цилиндрической посадочной поверхностью обеспечивает простоту и надежность жесткого крепления (обеспечение заделки).

Предлагаемая конструкция, сочетающая минимальную жесткость стержней на изгиб и кручение с жесткой заделкой их концов упрощает конструкцию устройства крепления редуктора, уменьшает ее массу более чем в два раза, исключает необходимость контроля ее состояния в эксплуатации, т.к. в ней нет подвижных элементов подвергающихся износу.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, на котором изображено:
на фиг. 1 предлагаемое устройство для крепления редуктора несущего винта вертолета, вид сбоку;
на фиг. 2 то же, вид сверху;
на фиг. 3 узел I на фиг. 1;
на фиг. 4 сеч. А-А на фиг. 3;
на фиг. 5 узел II фиг. 1.

Устройство для крепления редуктора 1 несущего винта вертолета представляет собой двадцать четыре раза статически неопределимую пространственную систему и состоит из восьми стержней 2, симметрично расположенных относительно редуктора 1, каждый стержень 2 между редуктором 1 и фюзеляжем 3 закреплен жестко, причем крепление их к фюзеляжу выполнено попарно.

Для крепления стержней 2 на редукторе 1 предусмотрены четыре лапы 4, закрепленные с помощью болтов 5.

Верхние концы каждого стержня 2 имеют фланец 6 с цилиндрической посадочной поверхностью 7, обеспечивающей передачу сил от лапы к стержню.

Стержень 2 своей цилиндрической поверхностью 7 центрируется в глухом отверстии соответствующей лапы 4 и закрепляется тремя болтами 8.

Нижние концы стержней 2 выполнены в виде узла-пятки 9 для одного из попарно расположенных стержней непосредственно примыкающей к фюзеляжу и узла-пятки 10 для другого стержня 2. Узел-пятка 9 имеет внутреннюю цилиндрическую посадочную поверхность 11, которая служит посадочной поверхностью для узла-пятки 10. Крепление стержней 2 к фюзеляжу 3 осуществляется попарно одним вертикально расположенным болтом 12 и гайкой 13.

В процессе эксплуатации стержни 2 заявляемой подредукторной рамы воспринимают все аэродинамические силы от несущего винта и реактивный крутящий момент и передают их через болты 12 на фюзеляж.

Эффект от реализации изобретения заключается в том, что при сохранении величины предельно допустимой силы жесткое закрепление концов стержней в предлагаемом устройстве для крепления редуктора несущего винта вертолета позволяет иметь им минимальную жесткость, тем самым уменьшить их поперечное сечение, что позволяет уменьшить массу всего устройства более чем в два раза по сравнению с традиционными устройствами. Кроме этого, предлагаемое устройство более просто по конструкции и не содержит подвижных элементов, благодаря чем отпадает необходимость контроля его состояния в эксплуатации.

Цель изобретения - снизить вес, упростить конструкцию и обслуживание. Новым в устройстве для крепления редуктора несущего винта вертолета содержащего стержни, закрепляемые с одной стороны к редуктору, а с другой к фюзеляжу, является их жесткое закрепление, причем крепление их к фюзеляжу выполнено попарно одним болтом. Конец каждого стержня, закрепляемый к редуктору имеет фланец с цилиндрической посадочной поверхностью. Концы стержней, закрепляемые к фюзеляжу, выполнены в виде узла - пятки, причем узел - пятка одного из попарно закрепленных стержней имеет внутреннюю посадочную поверхность для узла - пятки другого стержня. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для крепления редуктора несущего винта вертолета, содержащее стержни, закрепляемые с одной стороны к редуктору, а с другой стороны к фюзеляжу, отличающееся тем, что каждый из стержней закреплен жестко между редуктором и фюзеляжем, причем крепление их к фюзеляжу выполнено попарно одним болтом. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что конец каждого стержня, закрепляемый к редуктору, имеет фланец с цилиндрической посадочной поверхностью. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что концы стержней, закрепляемые к фюзеляжу, выполнены в виде узла-пятки, причем узел-пятка одного из попарно закрепленных стержней имеет внутреннюю посадочную поверхность для узла-пятки другого стержня.