УЗЕЛ ВИНТА ДЛЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА, ВЫПОЛНЕННОГО С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ВИСЕНИЯ И ОСНАЩЕННОГО УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫМ УЗЛОМ МЕХАНИЧЕСКОЙ СВЯЗИ Российский патент 2017 года по МПК B64C27/605 B64C27/32 

Настоящее изобретение относится к узлу винта для летательного аппарата, выполненного с возможностью висения, такого как вертолет или конвертоплан, и оснащенного усовершенствованным узлом механической связи.

В дальнейшем описании и сопровождающих чертежах, ссылка делается, исключительно в качестве неограничивающего примера на узел винта вертолета.

На фиг.8 показан разрез, с элементами, удаленными для ясности, одного примера известного узла винта вертолета, в целом обозначенного позицией 100.

В известных узлах винтов вертолетов и, в частности, узле 100 винта, циклический и общий шаг обычно управляется устройством 101 управления с качающейся тарелкой, по существу содержащим два концентрических кольца 102, 103. Внешнее кольцо 102, т.е. кольцо, радиально самое внешнее относительно центральной оси A, поддерживается для вращения, на подшипниках 104, внутренним кольцом 103 и соединено в угловом направлении с приводным валом 105 для вращения нескольких штоков 107 изменения шага, каждый эксцентрично шарнирно соединен с соответствующей лопастью (не показано на фиг.8).

Внутреннее кольцо 103 соосно установлено на, по существу, втулкообразный подвижный элемент 110, в свою очередь смонтированный для скольжения в осевом направлении на неподвижном кабане 108, посредством которого приводной вал 105 проходит фиксированным в осевом направлении, вращательным образом.

Подвижный элемент 110 ограничен сферической кольцевой внешней поверхностью 111, которая сцепляется со сферическим посадочным местом 112 на внутреннем кольце 103; и внутреннее кольцо 103 нормально заблокировано в угловом направлении на сферической кольцевой внешней поверхности 111 подвижного элемента 110 для качания в любом направлении относительно подвижного элемента 110 вокруг центра внешней поверхности 111.

Устройство 101 управления также содержит несколько гидравлических исполнительных механизмов 113, равным образом разнесенных вокруг и проходящих, по существу, параллельно приводному валу 105, и которые прикладывают осевое усилие к внутреннему кольцу 103 для совместного перемещения внутреннего кольца 103, внешнего кольца 102 и подвижного элемента 110 в осевом направлении относительно кабана 108 и для качания колец 102 и 103 относительно подвижного элемента 110 вокруг осей, по существу, перпендикулярных к оси A приводного вала 105.

Подвижный элемент 110 соединен с кабаном 108 посредством соединительного устройства 114 циркульного типа для предотвращения вращения подвижного элемента 110 вокруг оси A относительно кабана 108.

Более конкретно, соединительное устройство 114, по существу, содержит кронштейн 116, выступающий наружу от кабана 108; первый соединительный шток 117, шарнирно соединенный на одном конце с кронштейном 116; и второй соединительный шток 119, шарнирно соединенный на одном конце с подвижным элементом 110 и на другом конце - с концом соединительного штока 117, противоположным концу, соединенному с кронштейном 116.

Соединительное устройство 114, кабан 108 и подвижный элемент 110 вместе определяют узел 140 механической связи узла 100 винта вертолета.

Другие примеры известных циркульных соединительных устройств вертолета показаны в EP-A-1031509 и FR 2,771,708.

Хотя функционально годны, диапазонные соединительные устройства, такие как 114, являются довольно сложными (содержат три шарнирно соединенных части), являются относительно тяжелыми и дорогостоящими и требуют постоянной смазки и осмотра вследствие того, при эксплуатации подвергаются знакопеременным нагрузкам, которые стремятся увеличить люфт между соединительными штоками 117 и 119.

Кроме того, для соответствия требованиям дублирования конструкции летательного аппарата количество таких соединительных устройств должно быть удвоено, таким образом дополнительно усложняя вышеприведенные недостатки.

Целью настоящего изобретения является обеспечение узла винта для летательного аппарата, выполненного с возможностью висения, предназначенного для исключения вышеприведенных недостатков, типично связанных с известными узлами винтов и включающего в себя узел механической связи, который является недорогим, надежным и легким и использует меньше составных частей, чем известные узлы механической связи, описанные выше.

В соответствии с настоящим изобретением предложен узел винта для летательного аппарата, выполненного с возможностью висения, как заявленный в п.1 формулы изобретения.

Предпочтительный неограничивающий вариант осуществления настоящего изобретения будет описан в качестве примера со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:

на фиг.1 показан вид в перспективе вертолета в соответствии с идеями настоящего изобретения;

на фиг.2 показан вид в перспективе большего масштаба узла винта и узла механической связи вертолета на фиг.1;

на фиг.3 показан осевой разрез большего масштаба, с элементами, удаленными для ясности, узла винта и узла механической связи по фиг.2;

на фиг.4 показан вид в перспективе большего масштаба, с элементами, удаленными для ясности, узла механической связи в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.5 показан вид в перспективе большего масштаба детализации узла механической связи по фиг.4;

на фиг.6 показан вид в перспективе с разнесением элементов детализации на фиг.5;

на фиг.7 показана детализация большего масштаба разреза на фиг.3;

на фиг.8 показан тот же осевой разрез, что и на фиг.3, с элементами, удаленными для ясности, известного узла винта и узла механической связи вертолета.

Позиция 1 на фиг.1 в целом обозначает летательный аппарат, выполненный с возможностью висения - в показанном примере, вертолет.

Вертолет 1, по существу, содержит фюзеляж 2; несущий винт 3, смонтированный для вращения на верхней части фюзеляжа 2 для поддерживания вертолета 1 в целом; и рулевой винт 4, установленный на заднем конце фюзеляжа 2 и вращающийся в плоскости, поперечной относительно плоскости винта 3, для противодействия крутящему моменту, созданному на фюзеляже 2 винтом 3.

Со ссылкой на фиг.1-3, винт 3, по существу, содержит приводной вал 5 с осью A и несколько лопастей 6, соединенных известным образом с верхним концом приводного вала 5, и выступает от верхней части неподвижного корпуса или кабана 8, установленного известным образом (не показано) на фюзеляже 2. Более конкретно, приводной вал 5 поддерживается внутри корпуса 8 посредством подшипников (не показаны) для вращения вокруг оси A, проходит, по существу, вертикально и выступает наружу через концевое отверстие в корпусе 8.

Винт 3 и корпус 8 вместе определяют узел 10 винта в соответствии с идеями настоящего изобретения.

Корпус 8 является, по существу, колоколообразным, с осью A и размещает известным образом узел мотор-редуктора (не показан) с выходным элементом, соединенным с нижним концом приводного вала 5.

С конкретной ссылкой на фиг.2, 3 и 7, корпус 8 оснащен на наружной стороне устройством управления циклическим и общим шагом, соединенным известным образом с лопастями 6 винта 3 и в целом обозначенным позицией 11.

Устройство 11, по существу, содержит узел 12 качающейся тарелки, с осью A, в свою очередь содержащий первый кольцевой элемент 13, установленный фиксированным в угловом направлении образом вокруг, по существу, цилиндрического верхнего участка 14 корпуса 8, и второй кольцевой элемент 15, установленный вращательным образом на кольцевом элементе 13 с размещением между ними двух подшипников 16, и объединенный в угловом направлении с приводным валом 5 известным непоказанным образом.

Узел 12 установлен на, по существу, втулкообразный подвижный элемент 20, с осью A, смонтированный таким образом, чтобы быть способным скользить в осевом направлении на верхнем участке 14 корпуса 8. Более конкретно, подвижный элемент 20 ограничен снаружи сферической кольцевой поверхностью 21 - в дальнейшем просто называемой 'сферической поверхностью', - которая сцепляется с центральным сферическим посадочным местом 22 на кольцевом элементе 13 для обеспечения возможности качания узла 12 вокруг осей, перпендикулярных к оси A.

Устройство 11 также содержит поддерживающий и исполнительный узел 23 (фиг.3), помещенный между корпусом 8 и кольцевым элементом 13, который взаимодействует с кольцевым элементом 13 для перемещения узла 12, вместе с подвижным элементом 20, вдоль оси A относительно верхнего участка 14 корпуса 8 и для качания узла 12, как указано, относительно подвижного элемента 20 и участка 14.

С конкретной ссылкой на фиг.3 и 7, кольцевой элемент 13 содержит основной участок 24 с осью A, от нижнего концевого участка которого проходят радиально наружу несколько плеч 25 (только одно показано), равным образом разнесенных в угловом направлении относительно оси A и заканчивающихся соответствующими вилкообразными концевыми участками 26 для соединения с поддерживающим и исполнительным узлом 23.

Основной участок 24 кольцевого элемента 13 установлен на сферическую поверхность 21 подвижного элемента 20 с размещением между ними двух колец 27, с осью A, которые расположены на противоположных сторонах средней плоскости подвижного элемента 20, перпендикулярной к оси A, и через центр сферической поверхности 21, радиально внутренние сферические кольцевые поверхности которых определяют посадочное место 22. Соответствующие слои антифрикционного материала, предпочтительно тефлона, помещены между кольцами 27 и сферической поверхностью 21 подвижного элемента 20.

Кольцевой элемент 13 также прикреплен известным образом к подвижному элементу 20 посредством двух болтов 28, которые расположены на диаметрально противоположных сторонах оси A, установлены через соответствующие радиальные отверстия в основном участке 24 и каждый сцепляется с соответствующей шпонкой 30, в свою очередь сцепляющейся скользящим образом с соответствующим, по существу, вертикальным пазом 31, образованным снаружи подвижного элемента 20. Таким образом, кольцевой элемент 13 заблокирован в угловом направлении на сферической поверхности 21 подвижного элемента 20 и, посредством шпонки 30 и паза 31, может качаться в любом направлении относительно подвижного элемента 20 относительно центра сферической поверхности 21.

Поддерживающий и исполнительный узел 23 содержит несколько гидравлических исполнительных механизмов 32 (только один частично показан), которые имеют оси, параллельные оси A, равно разнесены относительно оси A и имеют соответствующие выходные штоки 33, каждый соединенный на его верхнем конце с вилкообразным концевым участком 26 соответствующего плеча 25 кольцевого элемента 13 посредством шарового шарнира 34.

Со ссылкой на фиг. 3, кольцевой элемент 15 содержит основной участок 35, установленный радиально снаружи на основном участке 24 кольцевого элемента 13 с размещением между ними подшипников 16, и несколько плеч 36, равных по количеству лопастям 6 винта 3, которые проходят радиально наружу от основного участка 35 и каждое соединено посредством шарового шарнира 37 с нижним концом соответствующего штока 38 управления шагом, верхний конец которого эксцентрично соединен, известным непоказанным образом, с соответствующей лопастью 6 винта 3.

Со ссылкой на фиг.2-7, подвижный элемент 20 соединен с корпусом посредством соединительного устройства 39 для предотвращения вращения подвижного элемента 20 относительно оси A и относительно корпуса 8.

Соединительное устройство 39, корпус 8 и подвижный элемент 20 определяют узел 40 механической связи узла 10 винта вертолета 1.

Важный признак настоящего изобретения заключается в том, что соединительное устройство 39 содержит удерживающее плечо 41, выступающее наружу от подвижного элемента 20 и проходящее на расстояние, отличное от нуля, от оси A; и предотвращающий вращение кронштейн 42, который выступает от корпуса 8, также проходит на расстояние, отличное от нуля, от оси A, и определяет сквозное отверстие 43, сцепленное скользящим образом с удерживающим плечом 41.

С конкретной ссылкой на фиг.4-7, удерживающее плечо 41 полностью проходит в продольном направлении B, наклонном относительно оси A, и скользит внутри отверстия 43 в предотвращающем вращение кронштейне 42 в движении, параллельном оси A.

Как ясно показано на фиг.4 и 5, направление B позволяет удерживающему плечу 41 сцепляться и расцепляться от отверстия 43 в предотвращающем вращение кронштейне 42.

Более конкретно, удерживающее плечо 41 проходит от осевого конца 44 подвижного элемента 20, расположенного ближе к фюзеляжу 2 вертолета 1, чем другой осевой конец 45, обращенный к лопастям 6.

Более конкретно, удерживающее плечо 41 расположено в заданном угловом положении относительно оси A и жестко прикреплено на одном конце 46 к придатку 47, выступающему от нижней части осевого конца 44 подвижного элемента 20.

Удерживающее плечо 41 имеет параллелепипедообразное основное тело 48, вытянутое в направлении B, и заканчивается свободным концом 49, скошенным на одной стороне.

Предотвращающий вращение кронштейн 42, по существу, содержит основной участок 50, прикрепленный к внешней поверхности расширяющегося участка корпуса 8; и две стенки 51, выступающие, параллельно друг другу и оси A, от основного участка 50 и соединенные друг с другом, на противоположной стороне относительно основного участка 50, посредством соединительного участка 52.

Основной участок 50 стенки 51 и соединительный участок 52, таким образом, образуют сквозное отверстие 43 с призматическим профилем.

Как ясно показано на фиг.4, 5 и 7, удерживающее плечо 41 сцепляется с отверстием 43 в предотвращающем вращение кронштейне 42 свободно в направлении, параллельном стенкам 51 и оси A таким образом, чтобы скользить между стенками 51 в движении, параллельном оси A.

Предпочтительно, удерживающее плечо 41 покрыто антифрикционным материалом, и латеральный край отверстия 43 в предотвращающем вращение кронштейне 42 представляет собой поверхность, обработанную для сопротивления износу.

Способ, которым штоки 33 исполнительных механизмов 32, узел 12 качающейся тарелки, подвижный элемент 20 и штоки 38 регулируют циклический и общий шаг лопастей 6 винта 3, является известным и, поэтому, не требует дополнительного объяснения здесь.

Само собой разумеется, описанное так называемое устройство 11 'внешнего управления', т.е. расположенное снаружи корпуса 8 и приводного вала 5, может быть легко заменено любым специалистом в данной области известным так называемым устройством управления циклическим и общим шагом 'внутреннего управления' (не показано), в котором узел 12 и подвижный элемент 20 смонтированы так, чтобы скользить на неподвижной опоре внутри приводного вала 5.

Преимущества узла 10 винта и узла 40 механической связи в соответствии с настоящим изобретением будут очевидными из вышеприведенного описания.

В частности, соединительное устройство 39, благодаря содержанию только двух составляющих частей простой конструкции (удерживающее плечо 41 и предотвращающий вращение кронштейн 42), гораздо легче и дешевле, чем известные соединительные устройства.

Решение в соответствии с настоящим изобретением не включает в себя шарниров и гораздо более точное, чем известные соединительные устройства циркульного типа, т.е. представляет собой скользящее решение с очень небольшим люфтом, который остается без изменений даже после многих лет работы.

Очевидно, что изменения могут быть внесены в узел 10 винта и узел 40 механической связи как описанные и показанные здесь, не отступая, однако, от объема охраны прилагаемой формулы изобретения.

В частности, узел 10 винта и узел 40 механической связи также могут быть использованы в качестве преимущества на конвертопланах.

Кроме того, узел 40 механической связи также может использоваться на шасси летательного аппарата.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям воздушных винтов вертолетов. Узел (40) механической связи для летательного аппарата (1) имеет первый элемент (8), второй элемент (20), смонтированный таким образом, чтобы поступательно перемещаться вдоль и вращаться вокруг своей собственной оси (A), и соединительные средства (39) для соединения первого и второго элемента (8, 20), для предотвращения вращения второго элемента (20) вокруг оси (A) относительно первого элемента (8). Соединительные средства (39) имеют удерживающее плечо (41), которое выступает наружу от одного (20) из первого и второго элементов (8, 20) и проходит на расстояние, отличное от нуля от оси (A). Кронштейн (42), предотвращающий вращение, выступает от другого (8) из первого и второго элемента (8, 20), проходит на расстояние, отличное от нуля от оси (A), и определяет сквозное отверстие (43), сцепленное скользящим образом с удерживающим плечом (41). Достигается возможность повышения надежности, снижения веса узла винта летательного аппарата. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Узел (10) винта для летательного аппарата (1), выполненного с возможностью висения, при этом указанный узел (10) винта имеет ось (A) и содержит:

- поддерживающий элемент (8), соосный с указанной осью (A);

- приводной вал (5), проходящий соосно через указанный поддерживающий элемент (8) и установленный на поддерживающий элемент (8) в фиксированном осевом положении и таким образом, чтобы вращаться вокруг указанной оси (A);

- подвижный элемент (20), смонтированный таким образом, чтобы быть способным поступательно перемещаться вдоль и вращаться вокруг указанной оси (A);

- узел (12) качающейся пластины, который является соосным с указанной осью (A), установлен на указанный подвижный элемент (20) для качания относительно него вокруг поперечных осей, по существу перпендикулярных к указанной оси (A), и, в свою очередь, содержит первый кольцевой элемент (13), прикрепленный в угловом направлении к указанному подвижному элементу (20), и второй кольцевой элемент (15), который вращается на указанном первом кольцевом элементе (13) вместе с указанным приводным валом (5);

- поддерживающие и исполнительные средства (23), которые взаимодействуют с указанным первым кольцевым элементом (13) для совместного перемещения указанного узла (12) качающейся пластины и указанного подвижного элемента (20) вдоль указанной оси (A) относительно указанного поддерживающего элемента (8) и для качания указанного узла (12) качающейся пластины вокруг указанных поперечных осей относительно указанного подвижного элемента (20); и

- соединительные средства (39) для соединения указанного поддерживающего элемента (8) и указанного подвижного элемента (20) для предотвращения вращения указанного подвижного элемента (20) вокруг указанной оси (A) относительно указанного поддерживающего элемента (8);

отличающийся тем, что указанные соединительные средства (39) содержат:

- удерживающее плечо (41), выступающее наружу от одного (20) из указанного поддерживающего элемента (8) и указанного подвижного элемента (20) и проходящее на расстояние, отличное от нуля, от указанной оси (a); и

- предотвращающий вращение кронштейн (42), который выступает от другого (8) из указанного поддерживающего элемента (8) и указанного подвижного элемента (20), проходит на расстояние, отличное от нуля, от указанной оси (A) и задает сквозное отверстие (43), сцепленное скользящим образом с указанным удерживающим плечом (41).

2. Узел винта по п. 1, в котором указанное удерживающее плечо (41) полностью проходит в продольном направлении (B), наклонном относительно указанной оси (A), и скользит внутри указанного отверстия (43) в указанном предотвращающем вращение кронштейне (42) в движении, параллельном указанной оси (A).

3. Узел винта по п. 2, в котором указанное продольное направление (B) позволяет указанному удерживающему плечу (41) сцепляться и расцепляться от указанного отверстия (43) в указанном предотвращающем вращение кронштейне (42).

4. Узел винта по п. 2 или 3, в котором указанное удерживающее плечо (41) сцепляется с указанным отверстием (43) в указанном предотвращающем вращение кронштейне свободно в направлении, параллельном указанной оси (A).

5. Узел винта по п. 1, в котором указанное отверстие (43) имеет призматический профиль.

6. Узел винта по п. 1, в котором указанный предотвращающий вращение кронштейн (42) прикреплен к указанному поддерживающему элементу (8); и указанное удерживающее плечо (41) прикреплено к указанному подвижному элементу (20).

7. Узел винта по п. 6, в котором указанное удерживающее плечо (41) жестко прикреплено к указанному подвижному элементу (20).

8. Узел винта по п. 1, в котором указанное удерживающее плечо (41) покрыто антифрикционным материалом.