Устройство относится к расположенному в канале устройству для гашения вращающего момента для винтокрылых летательных аппаратов, таких как вертолет, тип которого известен из патента Франции FR N 2534222, B 64 C 27/82, 1984, содержащий:
в основном аксисимметричный канал, ось которого расположена поперек продольной оси летательного аппарата и проходит через его обтекатель, выполненный в хвостовой части летательного аппарата,
многолопастной винт, установленный в основном, коаксиально в канале, которой приводится во вращательное движение механизмом передачи вращения, закрепленном коаксиально в канале, так, чтобы при вращении винта в канале создавался бы воздушный поток, и
выравнивающий поток статор, закрепленный в канале за винтом относительно направления движения воздушного потока, и содержащий кольцеобразный центральный элемент, охватывающий механизм передачи вращения, а также неподвижные лопатки, каждая из которых имеет между своей корневой частью и своей концевой частью основную часть лопатки, имеющую аэродинамический профиль, выравнивающий воздушный поток за винтом в направлении оси трубы, и вытянутую между кольцеобразным центральным элементом и кольцеобразной стенкой у канала, к которым элемент элемент и стенка присоединены соответственно при помощи корневой части лопаток и концевой части лопаток с тем, чтобы служить опорой механизму передачи вращения и винту в канале.
Названный выше патент описывает также то, что канал имеет расположенные последовательно от его конца по потоку к его концу против потока служащее входное сопло, цилиндрическую часть и расширяющееся сопло, при этом лопасти винта вращаются в цилиндрической части, канала и при этом опорами для винта и механизма передачи вращения внутри канала служит либо только лопатки, либо, в основном, укрепляющие опоры и лопатки, которые в основном остаются радиальными. Упомянутый выше патент описывает также выпрямитель потока, изготовленный в виде моноблочного узла с множеством неподвижных лопаток и установленного как единое целое внутри расширяющегося сопла канала, в который сопло осажено на выходную часть. Такой выпрямитель потока содержит не только кольцеобразный элемент или внутреннее кольцо, но также концентрическое наружное кольцо, расположенное в углублении в расширяющемся сопле, и имеет фланец для закрепления на боковой поверхности обтекателя, при этом лопатки крепятся радиально между внутренним и наружным кольцами, при этом это возможно для колец, имеющих вырезы для прохода усиливающих опор, в этом случае лопатки располагаются между вырезами.
В основу настоящего изобретения положена задача совершенствования устройства для гашения вращающего момента упомянутого типа с тем, чтобы механическую связь между обтекателем, выпрямителем потока и механизмом передачи вращения, поддерживающим винт, для того, чтобы повысить прочность устройства, обеспечить точную установку винта внутри канала и одновременно улучшить аэродинамическое качество и акустическую характеристику устройства для гашения момента.
В сущности, было замечено, что устройство, выполненное согласно упомянутому выше патенту, не дает полных гарантий о возможных местных деформаций выпрямителя потока с тем, чтобы предотвратить любые задевания, которые могут иметь место между выпрямителем потока и подвижными частями, и что конструкция выпрямителя недостаточно благоприятна для надежного соединения механизма передачи вращения и трансмиссионного рычага, соединяющего его с источником движущей силы.
Другой задачей настоящего изобретения является совершенствование устройства для гашения вращающего момента упомянутого выше известного типа с тем, чтобы облегчить техническое обслуживание, в частности, облегчить замену выпрямителя потока, а также вмешательство в сборку, состоящую из механизма передачи вращения и винта, в частности, по демонтажу и повторному монтажу данной сборки.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для компенсации реактивного момента несущего винта винтокрылого летательного аппарата, например, вертолета, содержащем хвостовую часть летательного аппарата с обтекателем и образованный в обтекателе осесимметричный канал, расположенный, преимущественно, поперек продольной оси летательного аппарата, многолопастной винт с приводным механизмом, установленный соосно каналу с возможностью создания в нем воздушного потока, спрямляющий аппарат, размещенный в канале вниз по потоку за винтом и выполненный в виде кольцеобразного центрального элемента, охватывающего приводной механизм вращения винта и установленного в канале с помощью неподвижных лопаток в качестве опор механизма вращения винта, при этом каждая из лопаток своей корневой частью крепится на кольцеобразном центральном элементе, а концевой частью на стенке канала, причем между корневой и концевой частями лопатка выполнена в виде аэродинамического профиля с возможностью выпрямления воздушного потока в канале за винтом и придания ему осевого направления согласно изобретению, что приводной механизм вращения винта снабжен кожухом с радиальными опорами усиления, соединенными между собой с помощью обода, охватывающего в кольцевом направлении, по крайней мере, часть кожуха, при этом опоры усиления на своем наружном конце со стороны обода снабжены съемными крепежными деталями, взаимодействующими с ответными крепежными элементами, установленными на внутреннем радиальном фланце корпуса кольцеобразного центрального элемента спрямляющего аппарата для его крепления и центрирования, а также для жесткого крепления спрямляющего аппарата и кожуха друг с другом и со стенками канала.
Спрямляющий аппарат может содержать, по меньшей мере, такое же количество лопаток, что и опор усиления на кожух, при этом каждая опора крепится к кольцеобразному центральному элементу спрямляющего аппарата в радиальном направлении с внутренней стороны, по меньшей мере, одной корневой части лопатки, соединяя таким образом саму лопатку с кольцеобразным центральным элементом.
Опоры усиления кожуха могут быть размещены в его окружном направлении и наклонены от кожуха в сторону кольцеобразного центрального элемента спрямляющего аппарата в направлении от конца канала вверх по потоку к концу канала вниз по потоку, при этом каждая из опор усилена, по крайней мере, одним радиальным ребром жесткости треугольной формы, расположенным вдоль направления потока в канале со стороны стенки кожуха и выполненным сужающимся в направлении кольцеобразного центрального элемента, причем количество ребер жесткости равно числу лопаток спрямляющего аппарата.
Кожух вместе с опорами усиления, ободом и ребрами жесткости может быть отлит в виде единого неразборного изделия, при этом съемные крепежные детали на наружном конце каждой несущей опоры кожуха содержит, по меньшей мере, один радиальный лепесток контрящей шайбы для соединения этих деталей при помощи винтов с внутренним радиальным крепежным и центрирующим фланцем корпуса кольцеобразного центрального элемента спрямляющего аппарата, при этом лепесток контрящей шайбы выступает в радиальном направлении за пределы обода.
Кожух может содержать две не соединенные ободом смежные опоры усиления, ширина которых и интервал между ними больше, чем для других опор, при этом интервал между указанными смежными опорами выполнен с возможностью прохода между ними вала трансмиссионного рычага к приводному механизму передачи вращения хвостовому винту через образованный в кожухе вырез и расположенное напротив него боковое отверстие в корпусе кольцеобразного центрального элемента спрямляющего аппарата.
Внешняя поверхность кольцеобразного центрального элемента спрямляющего аппарата может быть выполнена осесимметричной в виде цилиндра или усеченного конуса, при этом к указанному элементу крепятся корневые части лопаток, а сам элемент снабжен двумя внутренними радиальными фланцами, один из которых размещен по потоку с возможностью крепления к нему кожуха и центрирования его, а другой кольцевой фланец размещен вниз по потоку для повышения жесткости элемента.
На центрирующем фланце кольцеобразного центрального элемента спрямляющего аппарата может быть закреплен угловой кронштейн, образующий соединение между указанным элементом и хвостовым винтом, и прижимающий опоры усиления кожуха к поверхности углового кронштейна вверх по потоку от центрирующего фланца.
Лопатки спрямляющего аппарата целесообразно выполнить пустотелыми, при этом каждая лопатка в отдельности должна крепиться с помощью лепестков контрирующей шайбы корневой частью к кольцеобразному центральному элементу спрямляющего аппарата, а концевой частью разъемно к стенке канала.
Лепестки контрящей шайбы для крепления корневой и/или концевой частей лопаток могут быть выполнены в виде единой детали с профилированной частью, соответствующей профилю лопатки.
Лепестки контрящей шайбы могут быть закреплены на торцевом соединении, установленном на профилированной поверхности лопатки со стороны ее корневой и/или концевой части.
По меньшей мере, одно торцевое соединение, с помощью которого крепится лопатка, может быть выполнено в виде манжеты, плотно охватывающей конец лопатки.
Лопатки спрямляющего аппарата могут быть выполнены из композиционного материала.
Каждую лопатку целесообразно снабдить пенопластовым сердечником.
Каждая лопатка может быть выполнена в виде отлитой под давлением формы из синтетической затвердевающей смолы с коротковолокнистым армирующим наполнителем.
Каждую лопатку целесообразно выполнить из эпоксидной смолы, нанесенной на волокнистые материалы.
Каждая лопатка может быть выполнена из волокнистых материалов, предварительно пропитанных синтетической затвердевающей смолой.
Лопатки и кольцеобразный центральный элемент спрямляющего аппарата могут быть выполнены в виде единого неразъемного изделия из композиционного материала.
Спрямляющий аппарат может быть выполнен путем прессования в виде моноблока из синтетического затвердевающего материала к коротковолокнистым армирующим наполнителем.
Каждая лопатка спрямляющего аппарата из композиционного материала в корневой части может быть продолжена внутрь кольцеобразного центрального элемента спрямляющего аппарата посредством ребра, исходящего от крепежно-центрирующего фланца указанного элемента вдоль его оси почти по всему размаху элемента.
Каждая лопатка может быть наклонена по отношению к радиальному направлению канала от кольцеобразного центрального элемента спрямляющего аппарата в сторону стенки канала и в противоположном направлении от направления вращения винта.
Каждая лопатка также может быть наклонена от кольцеобразного центрального элемента спрямляющего аппарата к стенке канала от конца канала вверх по потоку к концу канала вниз по потоку.
Лепестки контрящей шайбы, соединяющей концевую часть каждой лопатки со стенкой канала, могут крепиться к вставке, заделанной в его стенку.
Вставка может быть изготовлена прессовкой из пластмассы с армирующим коротковолокнистым наполнителем и выполнена в виде цилиндрического элемента с поперечными ребрами на его наружной поверхности для закрепления в стенке канала, при этом поверхность вставки со стороны крепления лепестков выполнена плоской и расположена заподлицо со стенкой канала.
Боковая стенка канала может представлять собой единое изделие слоистой структуры из композиционного материала, расположенное между двумя торцевыми фланцами для соединения с двумя боковыми обшивками хвостового обтекателя из композиционного материала, при этом боковая стенка канала в направлении вверх по потоку образует последовательно сужающееся входное сопло, цилиндрическую часть, расширяющееся сопло, на стенке которого закреплены лопатки, причем стенка расширяющегося сопла образована внутренней и внешней обшивкой с сотовой структурой между ними и толщина стенки больше толщины стенки сужающегося сопла и цилиндрической части, при этом каждая из внутренней и внешней обшивок стенки расширяющегося сопла, кольцевых фланцев и боковых обшивок хвостового обтекателя имеет слоистую структуру, образованную, по меньшей мере, двумя слоями волокнистого материала, пропитанного для придания жесткости синтетической смолой, причем внутренняя обшивка стенки сужающегося сопла выполнена с большей толщиной, чем наружная стенка этого сопла, толщина которой превышают толщину стенок боковых обшивок хвостового обтекателя.
На фиг. 1 перспективный вид сзади на 3/4 устройства для гашения вращающего момента с винтом и выпрямляющим поток статором, размещенным в канале, проходящей через хвостовую часть вертолета, при этом винт показан вне трубы и с частичным вырезом для большей ясности, фиг. 2 схематический вид части выпрямителя потока, изображенного на фиг. 1, вид сбоку со стороны входа в канал, фиг. 3 половина диаметрального сечения сборки, расположенной внутри канала устройства, показанного на фиг. 1, фиг. 4 вид сбоку кожуха хвостовой трансмиссионной коробки винта, показанного на фиг. 1 и изображающего одну из лицевых поверхностей, которая обращена к выходу из канала, фиг. 5 - диаметральное сечение кольцеобразного центрального элемента выпрямителя потока, фиг. 6 графическое изображение корпуса выпрямителя потока в сечении, перпендикулярном показанному на фиг. 5, а также половина аксиального сечения канала и ее боковой стенки и лопатки, соединяющей данную боковую стенку с элементом выпрямителя потока, фиг. 7 и фиг. 8 виды по стрелкам VII и VIII на фиг. 2, соответствующие крепежным деталям, крепящим корневую часть лопатки к элементу выпрямителя потока и концевую часть лопатки к вставке в боковую стенку у канала, фиг. 9 графическое изображение частичного разреза вида сбоку, альтернативный вариант установки лопаток выпрямителя потока, фиг. 10 - графическое изображение в укрупненном масштабе еще одного альтернативного варианта для установки лопаток выпрямителя потока, фиг. 11 схема установки лопатки, показанной на фиг. 10, часть вида в разрезе, часть вида сбоку, фиг. 12 схематический вид части моноблочного выпрямителя потока из композиционного материала с одной из сторон канала, фиг. 13 и фиг. 14 - разрезы XIII-XIII и XIV-XIV на фиг. 12, фиг. 15 вид по стрелке XV, показанной на фиг. 12, фиг. 16 вид по стрелке XVI, показанной на фиг. 15.
На фиг. 1 показаны хвостовая балка I вертолета, фюзеляж и основной винт которого не показаны, несет на своем заднем конце хвостовое оперение 2, верхняя часть которого образована вертикальным стабилизатором 3 и горизонтальным стабилизатором с двумя рулевыми поверхностями 4 с обоих сторон от балки 1.
Основанием хвостового оперения 2 служит обтекатель 5, через которой и поперек него проходит канал 6 для потока воздуха к устройству для гашения момента вращения, размещенного в канале и содержащего многолопастной винт 7 с изменяющимся шагом, который смонтирован так, чтобы он мог вращаться и размещаться, в основном, коаксиально в трубе 6, так же как и выравнивающий поток статор 8, установленный за ротором 7 в трубе 6 относительно направления движения воздушного потока, проходящего через названный канал, и включающий неподвижные лопатки 9.
Канал 6 имеет практически осесимметричную форму, которая видна на фиг. 6, и проходит вдоль своей оси X-X, расположенной, в основном, поперек продольной оси вертолета, и состоит, называя последовательно от входного конца трубы по направлению потока к выходному концу трубы 6 по направлению, из сужающегося входного сопла 10, имеющего закругленный край, цилиндрической части 11 и расширяющегося сопла 12, заканчивающегося выходом из трубы с закругленным краем. Винт 7 расположен в трубе 6 со стороны ее входного конца так, что лопасти 13 вращаются в цилиндрической части 11 трубы 6, при этом оси для изменения шага лопастей 13, определяющих плоскость P вращения винта, в которой они перемещаются и которая по существу перпендикулярна оси X-X канала 6, ограниченного обтекателем. Известным образом винт 7 устанавливается и приводится во вращательное движение при помощи хвостовой трансмиссионной коробки, которая связана с устройством для управления шагом лопастей 13.
Что же касается компоновки, конструкции и работы хвостовой трансмиссионной коробки и устройства для управления шагом лопастей 13, так же как и винта 7, то полезный может стать ссылка на патент Франции FR I 531 536, и на патенты США US 3.594.097 и US 4.626.173, которые включены в настоящий текст описания в качестве ссылок, поскольку данные элементы конструкции не составляют часть изобретения.
Однако, хвостовая трансмиссионная коробка заключена полностью в кожух, который в свою очередь находится внутри кольцеобразного центрального элемента 14 выпрямителя 8 воздушного потока. Это кольцеобразный элемент 14, имеющий цилиндрическую форму или форму усеченного конуса, устанавливается коаксиально каналу 6 при помощи закрепления к конструкции хвостового оперения 2, используя для этого лопатки 9 выпрямителя 8 воздушного потока, который удерживают кольцеобразный элемент 14 в центре канала 6 и а стороне выхода воздушного потока из канала относительно винта 7. Последний приводится во вращение при помощи ведущего вала, 15, который сам приводится в движение хвостовой трансмиссионной коробкой от передаточного вала, проходящего через трансмиссионный рычаг 16 и соединенного выходом главной трансмиссионной коробки вертолета. Часть рычага 16 располагается, в основном, радиально в канале 6, и по существу служит вместо одной из лопаток 9 выпрямителя 8 потока, которая располагалась бы в том месте, которое ограничено двумя лопатками 9, разнесенными между собой на наибольшее расстояние, как это изображено на фиг. 1 и фиг. 2. Известно, что вращение винта 7 в канале 6 создает управляемый поток воздуха через этот канал, возбуждая при этом поперечную противодействующую тягу, изменение амплитуды которой управляется устройством, которое предназначено для управления общим шагом лопастей 13, приводящимися в движение тягой управления, не показанной на рисунках, потому что считается, что рычаг 16 на фиг. 1 выполняет роль обтекателя для трансмиссионного вала и для данной тяги управления.
Лопатки 9, закрепленные в расширяющемся сопле 12 канала 6 после лопастей 13 винта 7, обеспечивают восстановление энергии вращения воздушного потока за лопастями 13 путем выпрямления этого потока в направлении оси X-X трубы 6 и обеспечения дополнительной противодействующей моменту вращения тяги, как это изложено в патенте Франции FR 2534222, описание которого включено в данный текст описания в порядке ссылки, особенно в отношении фиг.4 и фиг.5 данного патента. Выравнивание воздушного потока лопатками 9 обеспечивается особенно успешно при соответствующем выборе асимметричного аэродинамического профиля основного профилированного участка их лопаток, в частности выпуклости и установкой угла относительно оси X-X трубы 6.
На фигурах 2, 3 и 4 можно увидеть кожух 17, охватывающий узел, который в целом обозначен позицией 18 (фиг. 3), так же соответствующей хвостовой трансмиссионной коробке и элементам устройства для управления шагом, которые проходят через нее. Кожух 17 отлит из сплава металла и представляет собой неразборную деталь. Он включает укрепляющие опоры 19, вытянутые в радиальном направлении в наружную сторону, при этом число этих опор равно или на одну опору меньше числа лопаток 9 выпрямителя 8 потока воздушного по причине, которая будет раскрыта ниже. Каждая опора размещена в направлении по окружности (смотри фиг. 2 и фиг. 4) и имеет наклон от кожуха 17 в направлении элемента 14 и от входа в канал 6 в сторону выхода из этого канала, как это видно на фиг. 1 и фиг. 3. Кроме того, она усиливается по направлению потока радиальным ребром 20 (фиг. 3, фиг. 4), имеющем треугольную форму, которое вытянуто вдоль оси канала 6, вдоль его стороны, соединенной с кожухом 17, и которое утончается к своему наружному радиальному концу, в направлении элемента 14, каждое из ребер 20 имеет плоский и расширяющийся по направлению потока край 21 и перфорацию 22 в центральной части. Две соседние опоры 19а и 19в имеют большую ширину и больший интервал между собой, чем интервал между другими соседними опорами для того, эти опоры 19а и 19в определяют границы выреза 23 с краем 24, имеющим избыточную толщину для прохода трансмиссионного рычага 16, при этом опора 19в расширена до такой степени, что представляет собой двойную опору, усиленную двумя идущими по направлению потока ребрами 20 (фиг. 4). Опоры 19, 19а и 19в соединены вместе ободом 25,который, в основном, имеет кольцевую форму, также радиально округлен и снабжен ребрами по направлению к выходному концу воздушного потока, который обрамляет кожух 17 за исключением того участка, который находится в месте выреза 23 между опорами 19а и 19в. Каждая из опор 19, 19а и 19в снабжена, радиально снаружи от обода 25 и наружного радиального конца каждого соответствующего ребра 20, лепестком 26 для крепления при помощи винтов, а на концах ребер имеются обработанные на станках радиальные опорные фаски.
Трубчатый центральный элемент 14 выпрямителя 8 воздушного потока показан на фигурах 2, 3, 5 и 6. Он изготавливается путем обработки кованной заготовки из алюминиевого сплава. У него имеется боковая стенка 27 с цилиндрической, аксиальной, осесимметричной наружной поверхностью, которая получает жесткость за счет двух внутреннего и наружного радиальных ребер 28, которые аксиально разнесены друг от друга в центральной части, а также при помощи двух внутренних и кольцеобразных радиальных загнутых вниз краев 29 и 30, на их аксиальных концах, из которых край по потоку 29 более широкий, чем край против потока 30, образуя фланце для центрированного крепления к лепесткам 26 опор 19 кожуха 17. Это крепление обеспечено набором винтов 31 (фиг. 3), вставленных в отверстия 32 (фиг. 5), рассредоточенных по периферии радиального фланца 30 элемента 14 и отверстиями 33 (фиг. 4) в лепестках 26 на наружном радиальном конце ребер 20 опор кожуха 17, при этом эти лепестки 26 устанавливаются на фаске фланца 30, обращенной к воздушному потоку, а винты 31 завинчиваются в самотормозящиеся гайки 34 (фиг. 2 и 3), установленные таким образом, что они не жестко закреплены и с возможностью демонтажа в несущих гайки лепестках 5, которые закреплены с помощью заклепок к обращенной к воздушному потоку фаске зубчатой радиальной полки 37 кольцеобразного углового кронштейна 36 (фиг. 3). Таким образом одновременно прикрепленные к лепесткам 26 и к фланцу 30 и надежно образуя уплотнение между винтом 7 и элементом 14 относительно направления воздушного потока за винтом 7. Большая несущая поверхность несущих гайки лепестков 35, создает крепежную нагрузку, величина которой мала и равномерно распределена по времени, и центрирование хвостовой трансмиссионной коробки 18 вместе с его кожухом 17 обеспечивается точным внутренним диаметром фланца 30 элемента 14 выпрямителя потока.
Для прохода трансмиссионного рычага 16 элемент 14 имеет расположенное напротив выреза 23 в кожухе 17 боковое отверстие 38 (фиг. 5), образованное в боковой стенке 27 и во фланце 30 тела 14, с краем 39, имеющим избыточную толщину в направлении наружной стороны (фиг. 2).
Каждая лопатка 9, у которой основная часть лопатки выполнена с аэродинамическим профилем 40, вытянутым почти на всю ее длину, крепится индивидуально к выпрямителю 8 потока и соединяется с одной стороны к боковой стенке 27 элемента 14, практически начиная от фланца 30 против потока к его ребру 29 по потоку при помощи корневой части 41 лопатки, и, с другой стороны, через концевой части 42 лопатки к кольцеобразной стенке 43 у канала 6.
Соединение корневой части лопатки 41 к элементу 14 обеспечивается способом постоянного крепления с использованием заклепок лепестков 44, для крепления корневой части 41, при этом лепестки устанавливаются поперек, изгибаются и монтируются с наклоном, в одном из таких случаев, на поверхности и лопатке 9 расположенной со стороны зоны всасывания, в другом случае, на поверхности лопатки 9, расположенной со стороны зоны нагнетания, на боковой поверхности 27 и радиально снаружи лепестка 26 служащего для присоединения ребра 20 и опоры 19 кожуха 17, при которой такой лепесток присоединяется к фланцу 30 тела 14 при помощи съемного винтового соединения. Лопатки 9 таким образом оказываются прикрепленными посредством корневой части 41 к боковой стенке 27 элемента 14 прямо в одном направлении с ребрами 20 опор 19 кожуха 17, что приносит хорошую жесткость. Количество лопаток 9, равно количеству ребер 20.
По сравнению со сказанным, концевая часть 42 лопатки, также снабжена поперечными закрепляющими лепестками 45, которые изгибаются и наклоняются в том случае, когда один из них установлен со стороны зоны всасывания лопатки 9 и, в другом случае, со стороны зоны нагнетания лопатки 9, крепится к кольцеобразной стенке 43 при помощи съемных винтовых соединений этих лепестков 45 во вставку 46, вставленную с уплотнением в боковую стенку 43 (фиг. 6 и фиг. 8).
Лепестки 44 и 45 корневых частей 41 лопаток 9 и концевые части 42 лопаток 9 изгибаются для того, чтобы подогнать их к изгибу поверхности, к которой они крепятся, а также наклоняются в поперечном направлении и в направлении против потока к направлению по потоку относительно спрофилированной части 40 лопаток 9 для того, чтобы каждая лопатка 9, с одной стороны, была бы наклонена относительно радиального направления, от корпуса 14 выпрямителя потока в сторону стенки 43 у канала 6 и, в противоположном направлении, от направления вращения винта 7 на угол ν, который может достигать величины до 24o у корневой части 41 лопатки, с тем, чтобы передать крутящий момент, принимаемый хвостовой трансмиссионной коробкой как реакцию на вращение винта 7, выраженный скорее в сжатии лопаток 9, чем в их изгибе, и одновременно снизить шум, возникающий от взаимодействия спутной струи от лопастей 13 с лопатками 9. С другой стороны, каждая лопатка 9 одновременно наклонена с уклоном от корпуса 14 выпрямителя потока в направлении кольцеобразной стенки 43 и от конца вверх по потоку в канате 6 на угол j примерно в 4o, что позволит снизить шум, возникающий в результате взаимодействия спутной струи от лопастей 12 с лопатками 9, путем разделения передней кромки лопаток 9 и задней кромки лопастей 13 на периферии канала 6 и, одновременно, обеспечить точное положение винта 7 внутри канала 6 путем закрепления корпуса 14 выпрямителя потока и хвостовой трансмиссионной коробки, которая заключена в корпус на небольшом расстоянии позади или вниз по потоку от плоскости P вращения винта 7.
В качестве примера, каждая из лопаток 8 может иметь аэродинамический профиль типа НАСА 65 А 10 с хордой в 80 мм и его отрицательным установочным углом атаки в 2,5o относительно оси для того, чтобы правильно выпрямить воздушный поток, выходящий за винтом 7.
Выполняемые таким образом выпрямителем 8 потока функции заключаются в том, что он поддерживает хвостовую трансмиссионную коробку 18 и винт 7 с тем, чтобы противостоять нагрузкам, возникающим в результате действия момента вращения от хвостовой трансмиссионной коробки 18 к трансмиссионного рычага 16, в результате действия вращающего момента и нагрузок управления, выраженных в рыскании изменением шага, от тяги винта 7, от веса винта 7, выпрямителя 8 потока и хвостовой трансмиссионной коробки 18 в сборке с кожухом 17, и от термических нагрузок, возникающих между материалами. Напряжения, индуцированные подтягиванием винтами хвостовой трансмиссионной коробки 18 и ее кожуха 17 на кольцеобразный элемент 14 выпрямителя 8 потока небольшие, это происходит благодаря тому, что число радиальных опор 19 и ребер 20 по существу такое же, что и количество лопаток 9, а это обеспечивает значительный запас прочности.
Для того, чтобы уменьшить массу выпрямителя 8 потока, лопатки 9 изготовляются пустотелыми и могут быть выполнены из металла (например, из сплава алюминия) или композиционных материалов. В последнем случае, каждая лопатка 9, выполненная из композиционного материала, может включать в себя пенопластовый сердечник, вокруг которого образуются лопасти, например, при помощи формирования вертикальных стенок или слое из волокнистых армирующих материалов, например, они могут выполняться из графита и/или стекла, предварительно пропитанных синтетической укрепляющей смолой, например, эпоксидной смолой.
Однако, каждая лопатка 9 из композиционных материалов может также быть сформированной путем нанесения эпоксидной смолы на вертикальные стенки или слои из волокнистых армирующих материалов, используемых в виде предварительно сформированной заготовки. Каждая лопатка 9 из композиционных материалов может быть такой лопаткой, которая сформирована под давлением, у которой усиление выполняется из коротко-волокнистых материалов, например, из стекла или графита, заложенных в матричную форму из синтетической смолы, например, соответственно из сложного винилового эфира или полиэфир-эфир оксикетока, называемого смола ПЕЕК.
Лепестки 44 и 45 для закрепления корневой части 41 и концевой части 42 лопаток 9 могут изготавливаться в виде единой детали, имеющей спрофилированную часть 40 по профилю данных лопаток, Фигура 7 представляет собой вид в направлении стрелки УП на фиг. 2 корневую часть 41 лопатки 9 с ее двумя поперечными лепестками 44, каждая из них зафиксирована четырьмя заклепками 47 к элементу 14 и с каждой из сторон профиля основной части 40 лопатки.
Фиг. 6 и фиг.8 представляют собой съемные крепления концевой части 42 лопатки 9 к вставке 46 и в направлении стрелки УП на фиг. 2. Вставка 46 представляет собой в основном цилиндрический элемент, имеющий периферийные ребра, выступающие наружу для того, чтобы обеспечить закрепление в стенку 43, и этот корпус имеет торцевую поверхность, образующую плоскую крепежную поверхность 49, подогнанную в основном заподлицо в боковую внутреннюю лицевую поверхность кольцеобразной стенки 43. Два лепестка 45 корневой части 42 лопатки, каждый из которых закреплен при помощи одного из двух винтов 48 к поверхности 49 крепления с промежуточной прокладкой между каждым лепестком 45 и лицевой поверхностью 49 съемной распорной прокладкой 50, одна из которых может, например, быть слоеной для регулировки зазора, при которой выпрямитель 8 потока устанавливается в расходящееся сопло 12 канала 6.
Вставка 46 может представлять собой отлитый из алюминиевого сплава элемент с обработанной крепежной поверхностью 49, или же отлитую под давлением пластмассовую деталь, усиленную короткими неорганическими или органическими волокнами, выполненными например, из стекла или графита.
На фиг. 9 представлен вариант выполнения выпрямителя потока, который в сущности можно отличить от варианта, показанного на предыдущих рисунках только лишь по методу, при помощи которого каждая лопатка 9 соединена, с одной стороны, с корпусом 14 выпрямителя потока и, с другой стороны, с кольцеобразной стенкой 43 у канала 6. В этом варианте лепестки 44, которые крепятся, например, при помощи заклепок к боковой стенке 27 кольцеобразного элемента 14, который не представляет собой единую деталь с профильной частью 40 лопатки 9, а является лепестками, которые прикреплены к концевым соединениям 41 корневой части лопасти, присоединенному к соответствующему концу профилированной части 40, при этом лепестки 45 ввинчены в кольцеобразную стенку 43 при помощи вставки (на чертеже не показана), заделанную в данную стенку, таким же образом прикрепляются лепестки к концевому соединению 42 концевой части лопатки, присоединенной к соответствующему концу профильной части 40. В данном примере, каждое из концевых соединений 41 и 42 представляют собой концевые соединения с манжетой, в которой плотно установлен соответствующий конец профилированной основной части 40 лопатки 9 при этом лепестки 44 и 45 составляют, например, отдельную деталь, выполненную из листового металла с соответствующей манжетой 41 или 42.
На фиг. 10 и 11 представлен ограниченный до одной лопатки 9 другой вариант выпрямителя потока, у которого крепежные лепестки 44 и 45 крепятся соответственно заклепкам или винтами к элементу 14 и привинчиваются к кольцеобразной стенке 43, прикреплены к концевому соединению, которое смонтировано на соответствующих концах профилированной части 40 лопатки 9, но в этом варианте данные концевые соединения 41 корневой части лопатки и концевые соединения 42 законцовки лопатки представляют собой концевые соединения, которые плотно вмонтированы в соответствующий полый конец профилированной части 40. Плотно вмонтированные конечные соединения 41 и 42 могут удерживаться в соответствующем полом конце лопатки 9 при помощи склеивания, сварки и других способов. Лепестки 45 концевого соединения 42 законцовки лопатки могут, конечно, закреплять к кольцеобразной стенке 43 у канала, 6 при помощи вставки 46, как и в предыдущем примере (см. фиг. 6 и фиг. 8). На фиг. 12 16 графически изображен вариант моноблочного выпрямителя потока, который в целом обозначен позицией 58 и у которого лопатки 59 и трубчатый центральный элемент представляют собой единое изделие, выполненное из композиционного материала. Поэтому здесь нет крепежного лепестка у корневой части лопатки, но концевая часть 72 каждой лопатки 59 по-прежнему имеет два поперечных крепежных лепестка 75, которые можно демонтировать, как и в предыдущих примерах, после закрепления к кольцеобразной стенке 43 у канала 6. Однако, для обеспечения необходимой прочности у корневых частей лопаток, каждая лопатка 59 входит вовнутрь центрального элемента 64 ребром 71, которое вытянуто от внутреннего радиального кольцеобразного фланца 70 элемента 64 на его вверх по потоку конце, прямо почти до его конца вниз по потоку. Так же, как и в предыдущем примере, во фланце 70 вверх по потоку имеются отверстия 73 для винтового соединения к крепежным лепесткам концов опор и радиальных ребер кожуха хвостовой трансмиссионной коробки, и эти отверстия 73 для винтового крепления также по существу расположены радиально внутри корневой части каждой лопатки 59. При этом боковое отверстие 79 для прохода трансмиссионного рычага 16 образовано в боковой стенке 7, имеющей в какой-то степени форму усеченного конуса, кольцеобразного тела 64, так же как и в крепежном фланце 70.
В качестве альтернативы, указанный фланец 70 может находится на кольцеобразном элементе 64 у его аксиального конца вниз по потоку, в зависимости от местонахождения фланца 70 на конце вверх по потоку или вниз по потоку боковой стенке 77 элемента 64, другой фланец или ребро, например, в виде кронштейна из штампованного уголка, выполненного из нержавеющей стали (на чертеже не показан) может быть вмонтирован при помощи склеивания или клепки в другой аксиальный конец кольцеобразного тела 64 для того, чтобы увеличить его прочность.
Композиционный моноблочный выпрямитель 58 потока может быть изделием, отлитым под давлением из композиционного материала с плотностью, например, от 1800 до 1990 кг/м3, и включающего короткие стеклянные или графитные волокна, имеющие длину порядка 2,54 см и которые составляют примерно 67% веса и примерно 47% объема композиционного материала, и внедрение в винилово-эфирную смолу или смолу ПЕЕК, при этом формирование производится под давлением, составляющим примерно 2,2 -10 МПа и при температуре формирования равной от 130 до 150oC, при условии использования композиционного материала торговой марки Фиберите (ссылки УЕ 49 596) британской компании I СТ, и если применены стеклянные волокна и винилово-эфирная смола.
Для обеспечения хорошего восприятия нагрузок, которые передаются ему лопатками, при очень малом весе, кольцеобразная стенка 43 у канала 6, выполненная как одна единая деталь, образующая сужающееся сопло 10, цилиндрическую часть 11 и расширяющееся сопло 12, представляет собой слоеную часть с заполнителем из композиционного материала, у которой, как графически показано на фиг. 6, имеется также две периферийные кольцевые обода 51 и 52, при помощи каждой из которых стенка 43 соединена с внутренней частью соответствующего одного из двух композиционных боковых обшивок 53 боковых поверхностей обтекателя 5. Между его ободами 51 и 52 кольцеобразная стенка 43 состоит из внутренней обшивки 54 (по направлению к оси X-X канала 6), наружной обшивки 65 и слоя 56, имеющего сотовую структуру, которая расположена между двумя обшивками 54 и 55 для того, чтобы повысить их устойчивость, особенно внутреннюю обшивку 54, которая является рабочей. Этот слой 56, имеющий сотовую структуру, выполнен, например, из Номекса (зарегистрированный товарный знак) и Фенола, обладает в значительной степени постоянной толщиной в сужающемся сопле 10 и цилиндрической части 11 стенки 43, но большую толщину в расширяющемся сопле 12, исключая скругленный выход для того, чтобы обеспечить хорошую заделку вставок 46 в слой, имеющий сотовую структуру. Каждая из обшивок 54,55 и 53 представляет собой слоистую обшивку, имеющую в значительной степени постоянную толщину, и включает в себя набор из нескольких слоев армирующего волокнистого материала, изготовленного, например, из стекла, графита или арамида, в частности из гибридных материалов, состоящих из волокон стекла и графита, и синтетической укрепляющей смолы, при этом толщина внутренней обшивки 54 больше толщины наружной обшивки 55, которая в свою очередь больше толщины боковых обшивок 53, которые для того, чтобы образовать боковые стенки обтекателя 5, внутренне усилены слоем, имеющим сотовую структуру 57 вне зоны наложения боковых обшивок 53 и кольцевых ободов 51 и 52, при этом каждая из них образована удлинениями по крайней мере некоторых из слоев внутренних и наружных обшивок 54 и 55. Наружная обшивка включает в себя также пленку, уплотнения, выполненные, например, из разбухающего материала.
Описанное выше устройство для гашения момента снабжено легкосменяемым выпрямителем потока, у которого сборку, состоящую из винта 7 и хвостовой трансмиссионной коробки в его кожухе 17 можно без труда демонтировать, отвернув крепящие винты у законцовок опор кожуха. Таким же образом облегчена повторная установка винта к хвостовой трансмиссионной коробке, так что операция по техническому обслуживанию данного устройства для гашения момента выполняются быстрее и с меньшими затратами. Названные преимущества дополняют большую прочность блока, полученную благодаря улучшению механического соединения между обтекателем 5, выпрямителем потока 8 и кожухом 17, которые служат опорой хвостовой трансмиссионной коробки и винту 7. Зазор между законцовкой лопастей 13 винта 7 и кольцеобразной стенкой 5 43 трубы 6 может быть уменьшен, что повысит аэродинамическое качество и акустические характеристики устройства. Кроме того, механическое соединение и акустическая характеристика могут быть улучшены еще больше за счет различных углов наклона, которые придаются лопаткам в трубе.
Устройство для компенсации реактивного момента несущего винта винтокрылого летательного аппарата. Сущность изобретения: хвостовой винт 7 размещен внутри канала 6 спрямляющего лопаточного аппарата 8, соединяя стенку канала с центральным телом 14, охватывающим механизм приведения винта во вращение. Этот механизм заключен в кожух 17, снабженный радиальными опорами 19 со съемными элементами для присоединения к внутреннему фланцу центрального тела 14 для жесткого крепления спрямляющего аппарата 8 в кожухе 17 и их обоих в канале 6. 24 з.п. ф-лы, 16 ил.
| FR, заявка, 2534222, кл | |||
| Нефтяной конвертер | 1922 |
|
SU64A1 |
