ВТУЛКА ВИНТА ВИНТОКРЫЛОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И СБОРКИ ТАКОЙ ВТУЛКИ ВИНТА Российский патент 2014 года по МПК B64C27/32 

Настоящее изобретение относится к втулке винта винтокрылого летательного аппарата, обладающей признаками в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения. Настоящее изобретение также относится к способу изготовления и сборки такой втулки винта винтокрылого летательного аппарата, обладающему признаками в соответствии с пунктом 11 формулы изобретения.

Высокоскоростные конструкции вертолетов с обтекаемым фюзеляжем и убирающимися шасси существенно повышают процент влияния втулки винта и пилона на общее паразитное сопротивление.

Документ С.Н.Вагнера, Проблемы Оценки Сопротивления Вертолета, Материалы Конференции AGARD (консультативная группа по НИОКР в области авиационно-космических систем) №124, Документ №8, 1973, страницы 5-1 по 5-12, описывает втулки винта, влияние которых на общее сопротивление вертолета составляет от 20 до 50 %, в зависимости от конструкции фюзеляжа, т.е. с возможностью загрузки через хвостовую часть или без нее, убирающееся шасси или полозковое шасси, динамические или статические воздухозаборники.

Как правило, обтекатель колонки заслоняет автомат перекоса открытой втулки винта, и колпак ступицы размещается на конце обтекателя колонки. Поэтому все элементы, которые необходимо проверить, могут быть доступны путем подъема на кожух двигателя. Таким образом, для проверки не требуется демонтажа каких-либо элементов.

Полные обтекатели обеспечивают существенное преимущество по сопротивлению, если уплотнение между вращательной и стационарной частями остается неповрежденным, однако износ уплотнения неизбежен. Феномен «накачивания» вызывается проходом воздуха в полный обтекатель и из него из-за повышенного и пониженного давления, возникающего на поверхности колпака ступицы в ходе вращения винта.

В документе US 3 056 456 A описан обтекатель вокруг конца колонки и креплений лопастей. Он простирается наружу от осевых и вертикальных шарниров. Обтекатель ступицы закрыт сам по себе и отделен от обтекателя колонки. Это позволяет иметь механизм складывания лопастей. Обтекатель ступицы отсоединен от колонки винта и следует за движениями лопастей. Сложный механизм пружин поддерживает элементы обтекателей в контакте друг с другом, чтобы воздух не мог попадать внутрь обтекателя.

В документе US 3 217 811 A описан обтекатель, покрывающий ступицу винта и герметически закрытый с обтекателем колонки. Этот обтекатель втулки винта прикреплен к колонке, но может свободно вращаться вокруг оси, коаксиальной оси колонки. Таким образом, этот обтекатель втулки винта не поддерживается лопастями, он следует за движением опережения/отставания лопастей. Взмах и шаг лопасти обеспечивается через вырез под лопасть в обтекателе.

В документе US 3 310 120 A описан один закрытый обтекатель вокруг ступицы и стаканов лопастей с опцией складывания лопастей. Относительные перемещения между различными элементами обтекателя - теми, что следуют за вращением ступицы, и теми, что следуют за движением опережения/отставания лопасти - обеспечиваются благодаря скользящим соединениям. Взмах и шаг лопастей обеспечивается при помощи люфта между лопастями и обтекателем вокруг них.

В документе US 4 212 588 A описан воздух, входящий в обтекатель ступицы и из него, через вырезы под лопасти. Внутренние перегородки разделяют обтекатель на камеры, каждая из которых сопутствует одному вырезу, предотвращает поток воздуха через обтекатель и сопровождает сопротивление, вызванное им.

В документе US 4 566 856 A описана другая система втулки винта с втулкой, закрытой обтекателем.

В документе GB 2 158 797 А описан аэродинамический гибкий обтекатель для закрытия соединений винта на винтокрылом летательном аппарате.

В документе US 7 510 377 A описан обтекатель для летательного аппарата с поворотными винтами, в котором между вращающейся и невращающейся частями применяется контактное уплотнение.

Задачей изобретения является обеспечение втулки винта винтокрылого летательного аппарата для общего снижения сопротивления винтокрылого летательного аппарата. Дополнительной задачей изобретения является обеспечение втулки винта со сниженным лобовым сопротивлением для винтокрылого летательного аппарата с достаточным сроком службы.

Еще одной задачей изобретения является обеспечение способа изготовления и сборки такой втулки винта винтокрылого летательного аппарата, обеспечивающей легкую проверку и обслуживание компонентов втулки винта, таких как тяги управления шагом и болты лопастей.

Решение обеспечивается втулкой винта винтокрылого летательного аппарата, обладающего признаками согласно пункту 1 формулы изобретения. Дополнительное решение обеспечивается при помощи способа изготовления и сборки такой втулки винта вертолета, обладающего признаками согласно пункту 11 формулы изобретения. Предпочтительные воплощения изобретения представлены во вспомогательных пунктах формулы изобретения.

В соответствии с изобретением втулка винта винтокрылого летательного аппарата с фюзеляжем содержит колонку винта или вал винта, простирающийся выше указанного фюзеляжа в указанную втулку винта. Множество лопастей винта простираются от указанной колонки винта или вала винта. Средства для крепления указанных лопастей к указанной колонке винта или валу винта, например муфта лопасти для каждой лопасти, обеспечивают маховые движения, шаг и движения опережения/отставания указанных лопастей. Обтекатель или колпак ступицы аэродинамической формы окружают указанную колонку винта или вал винта и указанные средства крепления лопастей, при этом указанный обтекатель/колпак ступицы образует камеру для указанной колонки винта или вала винта и имеет периферический вырез для каждой лопасти, через который указанная лопасть простирается радиально от указанной колонки винта или вала винта. Указанные вырезы имеют такой размер, чтобы обеспечивать возможность всех возникающих при эксплуатации движений лопасти или указанных средств крепления лопасти, окружающих указанные лопасти в вырезах. Каждый из указанных вырезов оборудован по меньшей мере одной юбкой, прикрепленной к периметру каждого из указанных вырезов. Указанная по меньшей мере одна юбка обращена к лопасти, простирающейся через указанный вырез с указанной по меньшей мере одной юбкой. Каждая лопасть, т.е. каждая муфта лопасти, окружена по меньшей мере одной манжетой лопасти. Каждая манжета лопасти обеспечивает бесконтактное лабиринтное уплотнение с указанной по меньшей мере одной юбкой, при этом указанное лабиринтное уплотнение на вращающихся частях обеспечивает бесконтактное герметизирующее воздействие путем контролирования прохода воздуха через множество, т.е. одну или более, камер/ступеней путем формирования контролируемых воздушных завихрений для увеличения потери давления.

Втулка винта в соответствии с изобретением для винтокрылого летательного аппарата с концепцией бесконтактного уплотнения для полностью заключенной в обтекатель втулки несущего винта состоит из нескольких элементов, которые могут быть подразделены на три группы: неподвижные элементы, принадлежащие к обтекателю колонки и соединенные с конструкцией фюзеляжа, вращательные элементы, соединенные с концом колонки винта с колпаком ступицы, и элементы, прикрепленные с лопастями, которые следуют за вращением, взмахом, опережением/отставанием и шагом лопастей. Во избежание потока воздуха внутри ступицы с полным обтекателем лабиринтное уплотнение предусмотрено между неподвижной и вращающейся частями обтекателя и между элементами, соединенными с лопастями и концом колонки. Обтекатель или колпак ступицы аэродинамической формы обеспечивает снижение паразитного сопротивления, при этом лабиринтное уплотнение отвечает за минимизацию лобового сопротивления из-за протекания воздуха в и из полного обтекателя.

Система сконструирована так, что колпак ступицы может быть быстро демонтирован путем откручивания нескольких болтов, таким образом, обеспечивая возможность визуальной и ручной проверки. Втулка винта в соответствии с изобретением может быть применена к любой имеющейся системе втулки винта.

Преимущества изобретения:

Уменьшается паразитное лобовое сопротивление ступицы и также снижается турбулентность в области крепления втулки винта и лопасти.

Повышается подъемная сила винтокрылого летательного аппарата.

Повышается эффективность хвостового оперения, и снижаются вибрации из-за взаимодействия спутной струи за ступицей с вибрацией хвостового оперения.

Повышается скорость винтокрылого летательного аппарата при той же мощности двигателя.

Снижается потребление топлива при постоянной скорости летательного аппарата.

Части втулки винта защищены от посторонних объектов (например, песчаной эрозии).

Не требуется какого-либо контактного уплотнения между частями втулки винта, таким образом, не создается износа или истирания.

Обеспечивается возможность легкого демонтажа колпака ступицы, обеспечивающего визуальную и ручную проверку втулки винта.

Вес увеличивается лишь незначительно, по сравнению с эквивалентным стандартным «открытым» колпаком ступицы и обтекателем колонки.

Не приводит к какому-либо ухудшению в отношении срока службы системы.

Легко осуществить обслуживание и предполетные проверки бесконтактного полностью заключенного в обтекатель несущего винта.

Такая система может быть использована для модернизации с меньшими модификациями.

Изобретенная система может быть использована в разных системах втулки винта, например, бесподшипниковой, бесшарнирной, сферифлекс и полностью шарнирной.

Изобретенная система может быть использована на втулках винта независимо от количества лопастей.

Изобретенная встроенная конструкция приводит к минимальным затратам на производство и допускам.

В соответствии с предпочтительным воплощением изобретения лабиринтное уплотнение является бесконтактным, так что воздух может протекать между наружными юбками и внутренним юбками колпака ступицы и манжеты лопасти и входить во внутреннее пространство втулки винта с полным обтекателем.

В соответствии с еще одним предпочтительным воплощением изобретения обеспечивается невращающийся обтекатель колонки, указанный обтекатель колонки по существу коаксиален обтекателю/колпаку ступицы вдоль стыка с обтекателем/колпаком ступицы. Невращающийся обтекатель колонки снабжен выступом обтекателя колонки, и колпак ступицы снабжен выступом колпака ступицы, при этом указанный выступ обтекателя колонки и указанный выступ колпака ступицы расположены так, чтобы обеспечивать функцию уплотнения между вращающимися частями втулки винта и невращающимся обтекателем колонки для втулки винта в соответствии с изобретением. Выступ обтекателя колонки и нижний выступ колпака ступицы предоставляют одноступенчатое лабиринтное уплотнение, затрудняющее вход воздуха во внутренний объем колпака ступицы.

В соответствии с еще одним предпочтительным воплощением изобретения указанный обтекатель/колпак ступицы содержит по меньшей мере одну нижнюю юбку, выполненную для бесконтактного лабиринтного уплотнения с по меньшей мере одной манжетой лопасти для улучшения эффективности уплотнения, уже обеспеченной выступом обтекателя колонки. Соответствующие функции нижних юбок, выступа обтекателя колонки и выступов колпака ступицы соответствуют друг другу.

В соответствии с дополнительным предпочтительным воплощением изобретения ребра установлены внутри колпака ступицы и разделяют объем внутри колпака ступицы на столько же камер, сколько лопастей винта - четыре в нашем примере,- для предотвращения свободного течения воздуха внутри колпака ступицы и в то же время для повышения жесткости колпака ступицы. Вдобавок к лабиринтному уплотнению между колпаком ступицы и обтекателем колонки, при относительном перемещении относительно друг друга, разделенные объемы внутри колпака ступицы снижают дополнительный «эффект накачивания».

В соответствии с еще одним предпочтительным воплощением изобретения колпак ступицы присоединен к колонке винта при помощи разъемного соединительного элемента. Колпак ступицы может быть демонтирован при помощи удаления крышки для доступа, откручивания нескольких болтов и подъема колпака ступицы. Разъемный соединительный элемент обеспечивает легкую визуальную и ручную проверку компонентов внутри колпака ступицы.

В соответствии с дополнительным предпочтительным воплощением изобретения прозрачные окна или съемные эксплуатационные крышки выполнены на колпаке ступицы и на обтекателе колонки для обеспечения предполетных проверок. Дополнительные окна/эксплуатационные крышки выполнены в обтекателе для проверки автомата перекоса и тяг управления шагом.

В соответствии с еще одним предпочтительным воплощением изобретения способ изготовления и сборки компонентов втулки винта содержит следующие этапы:

- изготовление колпака ступицы, выступа колпака ступицы, верхней внутренней юбки, нижней внутренней юбки и соединительного элемента в одной мультисегментной матрице,

- изготовление полного обтекателя, т.е. крышки для доступа, манжет лопастей, ребер, верхней наружной юбки, нижней наружной юбки, выступа обтекателя колонки и выступа колпака ступицы из полимеров, армированных волокнами,

- соединение верхней наружной юбки и ребер навсегда к основному колпаку ступицы,

- удаление/установка колпака ступицы путем откручивания и удаления крышки для доступа для обеспечения доступа к винтам, фиксирующим соединительный элемент, верхнюю внутреннюю юбку и нижнюю внутреннюю юбку колонки винта, и

- соединение обтекателя колонки и выступа обтекателя колонки, изготовленного из углеродного волокна с сотовой структурой.

Способ в соответствии с изобретением обеспечивает легкий демонтаж или открытие изобретенной полностью заключенной в обтекатель втулки винта, что обеспечивает простую проверку и обслуживание компонентов втулки винта, таких как тяги управления шагом и болты лопастей.

Предпочтительные воплощения изобретения описаны со ссылкой на следующее ниже описание и чертежи.

Фиг. 1 изображает схематичный общий вид втулки винта винтокрылого летательного аппарата с обтекателем в соответствии с изобретением.

Фиг. 2 изображает схематичный общий вид втулки винта винтокрылого летательного аппарата с Фиг. 1 без манжета лопасти.

Фиг. 3 изображает схематичный вид сверху втулки винта винтокрылого летательного аппарата с обтекателем в соответствии с изобретением.

Фиг. 4 изображает вид в поперечном сечении вдоль вертикальной плоскости через ось колонки втулки винта винтокрылого летательного аппарата с обтекателем в соответствии с изобретением.

Фиг. 5 изображает вид в поперечном сечении вдоль плоскости, перпендикулярной оси колонки втулки винта винтокрылого летательного аппарата с обтекателем в соответствии с изобретением.

Фиг. 6 изображает вид в поперечном сечении вдоль вертикальной плоскости через колонку втулки винта винтокрылого летательного аппарата с деталями уплотнения обтекателя в соответствии с изобретением.

Фиг. 7 изображает вид в поперечном сечении втулки винта винтокрылого летательного аппарата с дополнительными деталями уплотнения обтекателя в соответствии с изобретением.

Фиг. 8 изображает вид в поперечном сечении втулки винта винтокрылого летательного аппарата с дополнительными деталями уплотнения обтекателя в соответствии с изобретением.

Фиг. 9 изображает вид в поперечном сечении втулки винта винтокрылого летательного аппарата с дополнительными деталями уплотнения обтекателя в соответствии с изобретением.

Фиг. 10 изображает вид в поперечном сечении втулки винта винтокрылого летательного аппарата с дополнительными деталями уплотнения обтекателя в соответствии с изобретением.

Фиг. 11 изображает вид в поперечном сечении втулки винта винтокрылого летательного аппарата с вариантом дополнительных деталей уплотнения обтекателя в соответствии с Фиг. 9.

Фиг. 12 изображает вид в поперечном сечении втулки винта винтокрылого летательного аппарата с вариантом дополнительных деталей уплотнения обтекателя в соответствии с Фиг. 8.

Фиг. 13 изображает вид в поперечном сечении втулки винта винтокрылого летательного аппарата с альтернативным уплотнением обтекателя в соответствии с изобретением.

В соответствии с Фиг.1-4 втулка 20 винта винтокрылого летательного аппарата (не показан) устанавливается наверх фюзеляжа (не показан). Колонка 21 винта или вал 22 винта простирается вверх через обтекатель 1 колонки выше указанного фюзеляжа в указанную втулку 20 винта. Невращающийся обтекатель 1 колонки оборудован ориентированным вверх выступом 12 обтекателя колонки, коаксиальным указанной колонке 21 винта или валу 22 винта. Обтекатель 1 колонки изготовлен из пластика, армированного стекловолокном, с сердцевиной сотовой структуры. Выступ 12 обтекателя колонки изготовлен из пластика, армированного углеродным волокном.

Вертикальная плоскость проходит вдоль оси колонки 21 винта или вала 22 винта, и ортогональная плоскость перпендикулярна указанной колонке или валу винта втулки винта винтокрылого летательного аппарата.

Четыре лопасти 23-26 винта установлены, каждая, радиально при помощи отдельных средств крепления лопастей на колонку 21 винта или вал 22 винта для вращения с втулкой 20 винта. Указанные средства крепления лопастей содержат четыре муфты 2 лопасти, соответственно являющиеся частью каждой из указанных лопастей 23-26.

Обтекатель/колпак 3 ступицы аэродинамической формы установлен на колонку 21 винта для вращения с указанным валом 22 винта. Указанный обтекатель/колпак 3 ступицы аэродинамической формы и манжета 6 лопасти (см. Фиг.5) окружают указанную колонку 21 винта или вал 22 винта, крепление 30 тяги управления шагом (см. Фиг.7) и участок указанной муфты 2 лопасти, содержащийся между колонкой 21 винта или валом 22 винта и манжетой 6 лопасти. Указанный колпак 3 ступицы оборудован по существу круглой крышкой 4 для доступа, по существу коаксиально вышеуказанной колонке 21 винта или вала 22 винта. Указанный колпак 3 ступицы коаксиально прикручен при помощи соединительного элемента 5 чашеобразной формы к указанной колонке 21 винта или валу 22 винта. Соединительный элемент 5 изготовлен из полимеров, армированных волокном, например полимеров, армированных волокнами.

Указанный колпак 3 ступицы оборудован выступом 13 колпака ступицы, сориентированным по направлению к обтекателю 1 колонки и по существу коаксиальным указанной колонке 21 винта или валу 22 винта. Указанный нижний выступ 13 колпака ступицы взаимодействует в качестве одноступенчатого лабиринтного уплотнения с верхним выступом 12 обтекателя колонки для препятствования входу и выходу воздуха из колпака 3 ступицы.

Указанный колпак 3 ступицы имеет, соответственно, периферический вырез под каждую из указанных лопастей 23-26, для обеспечения прохода указанных четырех лопастей 23-26 с указанными соответствующими муфтами 2 лопастей радиально от указанной колонки 21 винта или вала 22 винта наружу из колпака 3 ступицы. Указанные вырезы имеют такой размер, чтобы обеспечивать возможность всех движений, т.е. взмаха, шага, и движений опережения/отставания указанных лопастей 23-26 с указанными муфтами 2 лопастей, возникающих при эксплуатации. Движения опережения/отставания указанных лопастей 23-26 ослабляются при помощи демпферов 27 опережения/отставания, установленных на свободных концах муфт 2 лопастей близко к колонке 21 винта.

Каждый из указанных вырезов оборудован верхней наружной юбкой 8 и верхней внутренней юбкой 9, установленными по существу по верхней окружности каждого из указанных вырезов на колпаке 3 ступицы. Каждый из указанных вырезов также оборудован нижней наружной юбкой 10 и нижней внутренней юбкой 11. Каждая из указанных нижней наружной юбки 10 и нижней внутренней юбки 11 прикреплена при помощи двухточечных механических соединений, например при помощи винтов (не показано) к одной стороне 28 каждого из указанных вырезов, проходят под соответствующей лопастью 23-26 и над указанным обтекателем 1 колонки к стороне 29, противоположной одной стороне 28 каждого из указанных вырезов. Нижняя наружная юбка 10 и нижняя внутренняя юбка 11 установлены разъемным образом на противоположной стороне 29 и установлены (не показано) с возможностью поворота к одной стороне 28 указанного выреза. Каждая из юбок 8-11 обращена к лопасти 23-26, простирающейся через указанный вырез с указанными юбками 8-11. Юбки 8-11 изготовлены из пластика, армированного углеродным волокном.

Верхние юбки 8, 9 соединены вместе, так же как нижние юбки 10, 11. Путем демонтажа колпака 3 ступицы и отвинчивания разъемных двухточечных механических соединений нижние юбки 10, 11 могут поворачиваться вокруг неподвижного винта, освобождая проход к муфте 2 лопасти для обеспечения удаления колпака 3 ступицы с нижними юбками 10, 11. Нижние юбки 10, 11, поворачивающиеся вместе с колпаком 3 ступицы, взаимодействуют с неподвижным выступом 12 обтекателя колонки в качестве уплотнения.

Манжета 6 лопасти закреплена на каждом из соответствующих средства крепления лопасти, т.е. на муфтах 2 лопасти на лопастях 23-26 рядом с вырезами. Каждая манжета 6 лопасти выполнена, чтобы простираться наружу от муфты 2 лопасти между внутренними юбками 9, 11 и наружными юбками 8, 10 колпака 3 ступицы для обеспечения бесконтактного, двухступенчатого уплотнения лабиринтного типа, препятствующего проходу воздуха через вырезы в колпаке 3 ступицы. Манжеты 6 ступицы изготовлены из пластика, армированного углеродным волокном.

Юбки 8-11 и манжета 6 лопасти сконструированы так, чтобы не ограничивать движение лопастей 23-26 в месте их прохода через указанные вырезы. Каждая окружность юбок 8-11, соответственно сориентированная по направлению к одной из соответствующих лопастей 23-26, представляет собой границу для всех возможных движений и деформаций лопастей в условиях ограниченного полета, так что соответствующая муфта 2 лопасти не касается юбок 8-11. Каждая окружность манжет 2 лопастей соответственно сориентирована по направлению от одной из соответствующих лопастей 23-26 к соответствующему зазору между юбками 8-11, таким образом, обеспечивая возможность всех допустимых движений и деформаций лопастей в условиях ограниченного полета, так что соответствующая окружность манжеты 2 лопасти не касается ни юбок 8-11, ни внутренней окружности соответствующего выреза. Рассматриваемые углы лопастей лежат в диапазоне от 18,6 до +25° угла установки, +5,1 до 11,6° угла взмаха и +0,9 до 7,1° угла опережения/отставания. Лабиринтное уплотнение является бесконтактным, так что воздух может проходить между соответствующими наружными юбками 8, 10, манжетой 6 лопасти и внутренними юбками 9-11 для входа и выхода из камеры, подобной турели, втулки 20 винта.

Слои углеродного волокна колпака 3 ступицы, выступа 13 колпака ступицы, верхней внутренней юбки 9, нижней внутренней юбки 11 и соединительного элемента 5 ориентированы в направлениях нагрузки и локально дополнены сердцевиной с сотовой структурой для повышенной жесткости.

В соответствии с Фиг.5 соответствующие признаки обозначены со ссылками на Фиг.1-4. Вид в горизонтальном поперечном сечении вдоль линии А-А с Фиг.4 изображает колонку 21 винта с прикрепленными лопастями 23-26, простирающимися радиально через вырезы в колпаке 3 ступицы. Ребра 7 оборудованы между колонкой 21 винта и колпаком 3 ступицы. Ребра 7 изготовлены из пластика, армированного углеродным волокном.

Манжета 6 лопасти простирается от каждой муфты 2 лопасти между верхними юбками 8, 9.

В соответствии с Фиг.6 соответствующие признаки обозначены со ссылками на Фиг.1-6. Вертикальное поперечное сечение вдоль линии G-G с Фиг.4 показывает колонку 21 винта, проходящую через обтекатель 1 колонки, с прикрепленными к ней лопастями 23-26, простирающимися радиально через вырезы в колпаке 3 ступицы.

Манжеты 6 лопастей простираются от каждой муфты 2 лопасти по направлению между верхней наружной юбкой 8, верхней внутренней юбкой 9 и по направлению между нижней наружной юбкой 10 и по существу u-образной нижней внутренней юбкой 11 бесконтактного лабиринтного уплотнения.

В соответствии с Фиг.7 соответствующие признаки обозначены со ссылками на Фиг.1-6. Вид в поперечном сечении в большем масштабе фрагмента С с Фиг.5 показывает участок прикрепленной лопасти 26 с окружающей лопасть муфтой 2, простирающейся радиально через вырез в колпаке 3 ступицы. Ребро 7 простирается от колпака 3 ступицы по направлению к колонке винта (не показано). Крепление 30 тяги управления шагом для тяги управления шагом (не показано) выполнено как одно целое с муфтой 2 лопасти.

Изогнутая манжета 6 лопасти простирается от муфты 2 лопасти по направлению между верхней наружной юбкой 8 и верхней внутренней юбкой 9 лабиринтного уплотнения. Верхняя наружная юбка 8 соединена с многоугольной верхней внутренней юбкой 9.

В соответствии с Фиг.8 соответствующие признаки обозначены со ссылками на Фиг.1-7. Вид в поперечном сечении в увеличенном масштабе фрагмента Е с Фиг.6 показывает участок прикрепленной лопасти 24 с окружающей лопасть муфтой 2, простирающейся через вырез в колпаке 3 ступицы. Демпфер 27 опережения/отставания прикреплен к муфте 2 лопасти.

Изогнутая манжета 6 лопасти простирается от муфты 2 лопасти по направлению между верхней наружной юбкой 8 и верхней внутренней юбкой 9 бесконтактного лабиринтного уплотнения. Верхняя наружная юбка 8 соединена с многоугольной верхней внутренней юбкой 9. Верхний зазор 15 - между верхней внутренней юбкой 9 и манжетой 6 лопасти с минимальным расстоянием 40 мм (± 35 мм).

В соответствии с Фиг.9 соответствующие признаки обозначены со ссылками на Фиг.1-8. Вид в поперечном сечении в увеличенном масштабе фрагмента В с Фиг.4 изображает участок невращающегося обтекателя 1 колонки и вращающегося колпака 3 ступицы.

Верхний выступ 12 обтекателя колонки простирается от обтекателя 1 колонки радиально наружу вдоль выступа 13 колпака ступицы, ориентированного по направлению к обтекателю 1 колонки. Указанный нижний выступ 13 колпака ступицы взаимодействует в качестве бесконтактного лабиринтного уплотнения с верхним выступом 12 обтекателя колонки. Нижний зазор 14 между верхним выступом 12 обтекателя колонки и выступом 13 колпака ступицы имеет минимальное расстояние 20 мм (±15 мм).

В соответствии с Фиг.10 соответствующие признаки обозначены со ссылками на Фиг.1-9. Вид в поперечном сечении в увеличенном масштабе фрагмента Н с Фиг.6 изображает участок невращающегося обтекателя 1 колонки и вращающейся манжеты 6 лопасти.

Верхний выступ 12 обтекателя колонки простирается от обтекателя 1 колонки примерно вдоль и радиально наружу от манжеты 6 лопасти по направлению к муфте 2 лопасти. Нижняя внутренняя юбка 11 по существу u-образной формы оборудована по существу горизонтальным основанием и выступом, ориентированным вверх по направлению к колпаку 3 ступицы. Манжета 6 лопасти простирается от муфты 2 лопасти по направлению к нижней внутренней юбке 11 с, по существу, горизонтальным основанием и радиальным внутренним выступом нижней внутренней юбки 11, ориентированным вверх по направлению к колпаку 3 ступицы. Указанный выступ 12 обтекателя колонки и нижняя внутренняя юбка 11 взаимодействуют в качестве бесконтактного лабиринтного уплотнения с манжетой 6 лопасти.

В соответствии с Фиг.11 соответствующие признаки обозначены со ссылками на Фиг.1-10. Вид в поперечном сечении в увеличенном масштабе альтернативы фрагмента В с Фиг.4 показывает участок выступа 12 невращающегося обтекателя колонки и вращающегося колпака 3 ступицы.

Верхний выступ 12 обтекателя колонки простирается от обтекателя 1 колонки радиально наружу вдоль выступа 13 колпака ступицы, ориентированного по направлению к обтекателю 1 колонки. Указанный нижний выступ 13 колпака ступицы взаимодействует в качестве бесконтактного лабиринтного уплотнения с верхним выступом 12 обтекателя колонки с нижним зазором 14 между верхним выступом 12 обтекателя колонки и выступом 13 колпака ступицы.

Дополнительная юбка 31 установлена на нижней части вращающегося колпака 3 ступицы радиально снаружи от колпака 3 ступицы и радиально снаружи от выступа 12 обтекателя колонки. Указанная по меньшей мере одна дополнительная юбка 31 сцепляется с выступом 12 невращающегося обтекателя колонки 1 для улучшения функции лабиринтного уплотнения.

Дополнительная внутренняя юбка 32 установлена радиально внутри от выступа 13 колпака ступицы на невращающийся обтекатель 1 колонки, обеспечивая возможность любых вертикальных движений вращающегося колпака 3 ступицы.

В соответствии с Фиг.12 соответствующие признаки обозначены со ссылками на Фиг.1-11. Вид в поперечном сечении в увеличенном масштабе фрагмента Е с Фиг.6 показывает альтернативный участок прикрепленной лопасти 24 с окружающей лопасть муфтой 2, простирающейся радиально через вырез в колпаке 3 ступицы. Демпфер 27 опережения/отставания установлен на муфте 2 лопасти.

Изогнутая манжета 6 лопасти простирается от муфты 2 лопасти по направлению между верхней наружной юбкой 8 и верхней внутренней юбкой 9 бесконтактного лабиринтного уплотнения. Верхняя наружная юбка 8 соединена с многоугольной верхней внутренней юбкой 9.

Дополнительная верхняя наружная юбка 33 прикреплена к вращающемуся колпаку 3 ступицы радиально снаружи от верхней наружной юбки 8 и радиально снаружи от манжеты 6 лопасти. Дополнительная манжета 34 лопасти закреплена, радиально простираясь от лопасти 24 по направлению между дополнительной верхней наружной юбкой 33 и верхней наружной юбкой 8, прикрепленной к вращающемуся колпаку 3 ступицы. Дополнительная манжета 35 муфты лопасти закреплена, радиально простираясь от муфты 2 лопасти по направлению между верхней внутренней юбкой 9, прикрепленной к вращающемуся колпаку 3 ступицы и демпфером 27 опережения/отставания.

Указанная по меньшей мере одна дополнительная верхняя наружная юбка 33 сцепляется с дополнительной манжетой 34 лопасти 24 для улучшения функции лабиринтного уплотнения.

В соответствии с Фиг.13 соответствующие признаки обозначены со ссылками на Фиг.1-12. Схематичный вид в поперечном сечении через колонку 21 винта и лопасть 23 показывает альтернативное уплотнение прикрепленной лопасти 24 с окружающей муфтой 2 лопасти, простирающейся радиально через вырез в колпаке 3 ступицы.

Изогнутая манжета 6 лопасти простирается от муфты 2 лопасти по направлению между нижней наружной юбкой 10 и нижней внутренней юбкой 11 бесконтактного лабиринтного уплотнения. Нижняя наружная юбка 10 соединена с нижней внутренней юбкой 11.

Предоставлены две верхние манжеты 6.2, 6.3 лопасти. Манжета 6 лопасти и радиально наружная верхняя манжета 6.2 лопасти работают в качестве спойлера, отклоняющего любой воздушный поток вдаль от муфты 2 лопасти. Радиально внутренняя верхняя манжета 6.3 лопасти является частью лабиринтного уплотнения вместе с вновь размещенными верхней наружной юбкой 8 и верхней внутренней юбкой 9. Радиально внутренняя верхняя манжета 6.3 лопасти помещена на минимальном расстоянии в 10 мм спереди от демпфера 27 опережения/отставания. Поперечные движения манжеты 6 лопасти, т.е. взмах, опережение/отставание и деформации становятся меньше, т.е. в диапазоне 25 мм вместо 40 мм, благодаря тому, что верхние манжеты 6.2 и 6.3 лопасти размещены с радиальным отступом с радиальным расстоянием лишь около 260 мм до демпфера опережения/отставания по сравнению с манжетой 6 лопасти, показанной на Фиг.6, что обеспечивает меньшие расстояния между манжетой 6.3 лопасти и верхними юбками 8-9, таким образом, повышая эффективность лабиринтного уплотнения. Верхняя манжета 6.3 лопасти и верхняя внутренняя юбка 9 могут быть двухступенчатыми.

Изготовление и сборка компонентов втулки винта:

Колпак 3 ступицы, выступ 13 колпака ступицы, верхняя внутренняя юбка 9, нижняя внутренняя юбка 11 и соединительный элемент 5 изготавливаются в одной мультисегментной матрице для обеспечения их точного выравнивания. Слои углеродных волокон компонентов ориентированы в направлениях нагрузки и локально дополняются сердцевиной с сотовой структурой для большей жесткости. Все прочие компоненты полного обтекателя, т.е. крышка 4 для доступа, манжеты 6 лопастей, ребра 7, верхняя наружная юбка 8, нижняя наружная юбка 10, выступ 12 обтекателя колонки и выступ 13 колпака ступицы, изготовлены из полимеров, армированных волокнами, например из слоев твердого слоистого материала из углеродных волокон. Верхняя наружная юбка 8 и ребра 7 навсегда соединяют к основному колпаку 3 ступицы.

Вырезы в колпаке 3 ступицы, элементы 8-11 и 13 обеспечивают возможность удаления колпака 3 ступицы в вертикальном направлении без удаления манжет 6 лопастей, навсегда присоединенных к муфтам 2 лопастей. Для удаления/установки всего колпака 3 ступицы, соединительного элемента 5, верхней внутренней юбки 9 и нижней внутренней юбки 11 крышка 4 для доступа должна быть отвинчена и удалена с колпака 3 ступицы для обеспечения доступа к винтам, крепящим соединительный элемент 5 к колонке 21 винта. Обтекатель 1 колонки и выступ 12 обтекателя колонки изготавливают из углеродных волокон с сотовой структурой для повышения жесткости.

Перечень ссылочных позиций:

1 обтекатель колонки

2 муфты лопастей

3 колпак ступицы

4 крышка для доступа

5 соединительный элемент

6 манжета лопасти

7 ребра

8 верхняя наружная юбка

9 верхняя внутренняя юбка

10 нижняя наружная юбка

11 нижняя внутренняя юбка

12 выступ обтекателя колонки

13 выступ колпака ступицы

14 нижний зазор между обтекателем колонки и колпаком ступицы

15 верхний зазор между манжетой лопасти и верхней внутренней юбкой

20 втулка винта

21 колонка винта

22 вал винта

23 лопасть

24 лопасть

25 лопасть

26 лопасть

27 демпфер опережения/отставания

28 сторона

29 противоположная сторона

30 крепление тяги управления шагом

31 дополнительная юбка

32 дополнительная внутренняя юбка

33 дополнительная верхняя наружная юбка

34 дополнительная манжета лопасти

35 дополнительная манжета 35 муфты лопасти

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям втулок несущих винтов винтокрылых летательных аппаратов. Втулка (20) винта винтокрылого летательного аппарата с фюзеляжем, колонкой (21) винта или валом (22) винта, простирающимся выше указанного фюзеляжа. Множество лопастей (23-26) винта простираются радиально от указанной колонки (21) винта или вала (22) винта, и средства (2) для крепления указанных лопастей (23-26) к указанной колонке (21) винта или валу (22) винта обеспечивают возможность взмаха, шага и движений опережения/отставания указанных лопастей (23-26). Обтекатель/колпак (3) ступицы аэродинамической формы окружает указанную колонку (21) винта или вал (22) винта и указанные средства (2) крепления лопастей, формирует камеру для указанной колонки (21) винта или вала (22) винта и имеет периферические вырезы для каждой лопасти (23-26), оборудованные юбками (8-11). Каждая лопасть окружена манжетой (6), обеспечивающей бесконтактное лабиринтное уплотнение с указанной юбкой (8-11). Способ изготовления и сборки компонентов втулки (20) винта включает изготовление колпака (3), верхней (9) и нижней (11) внутренних юбок, крышки (4), манжет (6), ребер (7), верхней (8) и нижней (10) наружных юбок, выступов обтекателя (12) и колпака (13). Достигается снижение аэродинамического сопротивления втулки винта. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Втулка (20) винта винтокрылого летательного аппарата с фюзеляжем, колонкой (21) винта или валом (22) винта, простирающимся выше указанного фюзеляжа, множеством лопастей (23-26) винта, простирающихся радиально от указанной колонки (21) винта или вала (22) винта, средствами (2) для крепления указанных лопастей (23-26) к указанной колонке (21) винта или валу (22) винта, обеспечивающими движения или деформации указанных лопастей (23-26) и обтекателем/колпаком (3) ступицы аэродинамической формы, окружающим указанную колонку (21) винта или вал (22) винта и указанные средства (2) крепления лопастей, при этом указанный обтекатель/колпак (3) ступицы образует камеру для указанной колонки (21) винта или вала (22) винта и имеет периферический вырез под каждую лопасть (23-26), через который указанная лопасть (23-26) простирается радиально от указанной колонки (21) винта или вала (22) винта, при этом указанные вырезы имеют такой размер, чтобы обеспечивать возможность возникающих при эксплуатации движений и деформаций указанных лопастей (23-26) вместе с указанными средствами (2) крепления лопастей, каждый из указанных вырезов оборудован по меньшей мере одной юбкой (8-11), прикрепленной к окружности каждого из указанных вырезов, указанная по меньшей мере одна юбка (8-11) обращена по направлению к лопасти (23-26), простирающейся через указанный вырез с указанной по меньшей мере одной юбкой (8-11), при этом каждая лопасть (23-26) окружена по меньшей мере одной манжетой (6) лопасти, отличающаяся тем, что каждая манжета (6) лопасти обеспечивает бесконтактное лабиринтное уплотнение с указанной по меньшей мере одной юбкой (8-11).

2. Втулка (20) винта по п.1, отличающаяся тем, что указанные движения лопасти включают в себя маховые движения, шаг и движения опережения/отставания.

3. Втулка (20) винта по п.1, отличающаяся тем, что указанные средства крепления лопастей представляют собой муфту (2) лопасти вокруг каждой из лопастей (23-26), и тем, что манжета (6) лопасти установлена вокруг указанной муфты (2) лопасти.

4. Втулка (20) винта по п.1, отличающаяся тем, что бесконтактное лабиринтное уплотнение содержит по меньшей мере одну наружную юбку (8, 10), и по меньшей мере одну внутреннюю юбку (9, 11), прикрепленные к колпаку (3) ступицы, для взаимодействия с манжетой (6) лопасти.

5. Втулка (20) винта по п.1, отличающаяся тем, что предоставлены обтекатель (1) колонки, выступ (12) обтекателя колонки и выступ (13) колпака ступицы, при этом указанный обтекатель (1) колонки по существу коаксиален обтекателю/колпаку (3) ступицы вдоль стыка с обтекателем/колпаком (3) ступицы, и при этом указанный выступ (12) обтекателя колонки и указанный выступ (13) колпака ступицы обеспечивают функцию уплотнения.

6. Втулка (20) винта по п.1, отличающаяся тем, что указанный обтекатель/колпак (3) ступицы содержит по меньшей мере одну нижнюю юбку (10, 11), предназначенную для образования бесконтактного лабиринтного уплотнения с указанной по меньшей мере одной манжетой (6) лопасти.

7. Втулка (20) винта по п.1, отличающаяся тем, что ребра (7) установлены внутри колпака (3) ступицы, которые разделяют объем внутри колпака (3) ступицы на столько же камер, сколько лопастей (23-26) винта.

8. Втулка (20) винта по п.1, отличающаяся тем, что вырезы имеют такие размеры, чтобы обеспечивать возможность всех движений указанных лопастей (23-26) с указанными средствами (2) крепления лопастей, окружающими указанные лопасти (23-26) в вырезах.

9. Втулка (20) винта по п.1, отличающаяся тем, что указанный колпак (3) ступицы присоединен к колонке (21) винта при помощи разъемного соединительного элемента (5).

10. Втулка (20) винта по п.1, отличающаяся тем, что прозрачные окна или съемные эксплуатационные крышки выполнены в колпаке (3) ступицы и на обтекателе (1) колонки.

11. Способ изготовления и сборки компонентов втулки (20) винта по любому из предшествующих пунктов, содержащий следующие этапы:
- изготовление колпака (3) ступицы, выступа (13) колпака ступицы, верхней внутренней юбки (9), нижней внутренней юбки (11) и соединительного элемента (5) в одной мультисегментной матрице,
- изготовление обтекателя/колпака (3) ступицы, т.е. крышки (4) для доступа, манжет (6) лопастей, ребер (7), верхней наружной юбки (8), нижней наружной юбки (10), выступа (12) обтекателя колонки и выступа (13) колпака ступицы из полимеров, армированных волокнами,
- соединение верхней наружной юбки (8) и ребер (7) навсегда к обтекателю/колпаку (3) ступицы,
- удаление/установка колпака (3) ступицы путем отвинчивания и снятия крышки (4) для доступа для обеспечения доступа к винтам, крепящим соединительный элемент (5), верхнюю внутреннюю юбку (9) и нижнюю внутреннюю юбку (11) к колонке (21) винта, и
- соединение обтекателя (1) колонки и выступа (12) обтекателя колонки, изготовленных из углеродного волокна с сотовой структурой.