Универсальное приспособление сравнения жесткости лопастей несущих или рулевых винтов вертолётов на изгиб в плоскости тяги Российский патент 2019 года по МПК G01N3/20 

Изобретение относится к определению жесткостных характеристик лопасти с целью сравнения жесткости лопастей несущих или рулевых винтов вертолетов на изгиб в плоскости тяги при серийном производстве в соответствии с техническими условиями (ТУ) в области авиастроения.

В качестве прототипа выбрано приспособление для определения жесткостных характеристик лопастей а изгиб в плоскости тяги (Лопасть несущего винта, Технические условия 286-2900-00ТУ, стр. 86-88).

Метод определения жесткостных характеристик лопасти по ТУ состоит в том, что лопасть нагружается постоянным по длине изгибающим моментом, по схеме двух опорной балки, измеряется ее деформация изгиба, исходя из уравнения изгиба балки, вычисляется жесткость того или другого участка лопасти.

Схема, указанная в ТУ имеет следующие недостатки:

- несколько базовых размеров приложения сил и опор;

- силы создаются грузами;

- сложно устанавливать лопасть, базировать на стенде;

- не удовлетворительная повторяемость нескольких измерений;

- не позволяет практически сравнить измерения нескольких лопастей, которые можно повторить и проанализировать результат.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является устранение всех перечисленных недостатков.

Предлагаем универсальное приспособление сравнения жесткости лопастей несущих или рулевых винтов вертолетов, позволяющее выполнять указанную операцию с высокой точностью, повторяемостью, с минимальными временем и подготовительными затратами.

Универсальное приспособление (фиг. 1) состоит из жесткой стойки (3), укрепленной в пол, в которую встроено нагружающее устройство, состоящее из винтовой пары (1), рычага (2) закрепленного на внешнем диаметре измерителя крутящего момента силы (4), который передает через комлевую втулку (5) лопасти (6) крутящий момент, изгибающий лопасть в плоскости тяги. Вторая опора (10) - перестанавливаемая, для разных по длине лопастей, с ложементом для последнего хвостового отсека лопасти (7), с роликами (9) которые перекатываются по направляющим (8) при изгибе, изменении длины лопасти и противодействуют силе от изгибающего момента в плоскости тяги.

Данная схема нагружения лопасти изгибающим моментом позволяет с высокой точностью повторить нагружение лопасти, имеет единственную, комлевую базу установки лопасти, для измерения деформации лопасти применить Патент №2659861.

Измеритель кривизны, по радиоканалу предает результаты измерений в компьютер, для построения графика или таблицы деформации лопасти в координатах базового расстояния от комля лопасти и деформации лопасти, без нагрузки и под нагрузкой изгибающим моментом.

Z_i=Z_pi-Z_oi

Где: Z_i - величина деформации лопасти;

Z_oi, - деформация, контролируемого участка при изгибе лопасти без нагрузки - изгибающим моментом.

Z_pi, - деформация, контролируемого участка при изгибе лопасти под действием изгибающего момента.

Процесс измерения производится в следующей последовательности:

1. Лопасть устанавливается на стенд в свободном, ненагруженном состоянии.

2. Измеритель кривизны прокатывается по поверхности лопасти, измеряя деформацию, ненагруженной лопасти - Z_oi. Компьютер записывает значения - Z_oi и положение измерителя кривизны на ненагруженной лопасти.

3. Лопасть нагружается изгибающим моментом и выдерживается в течение 3 минут (требования технологического процесса).

4. Измеритель кривизны прокатывается по поверхности лопасти, измеряя деформацию, нагруженной лопасти - Z_pi, и положение измерителя кривизны на нагруженной лопасти. Компьютер записывает значения - Z_pi, положение измерителя кривизны на нагруженной лопасти и автоматически вычисляет величину деформации лопасти по формуле Z_i=Z_pi - Z_oi, регистрируя результат в графической или табличной форме в координатах расстояния от базовой точки отсчета и величиной деформации лопасти - Z_i.

На графике или таблице деформации лопасти, в координатах расстояния от базовой точки отсчета и величиной деформации лопасти, наглядно видна ее жесткость, воспроизвести деформацию лопасти в любой точке графика в абсолютных величинах возможно, указав курсором на точку кривой графика.

Метод измерения настолько прост, что позволяет применить его при контроле лопастей поштучно, накладывая графики друг на друга, в цвете и наглядно наблюдать отклонения жесткости или отклонения от установленных пределов деформации в табличной форме, установить несколько групп жесткости для формирования комплекта на вертолет.

Лопасти несущего винта одной группы жесткости, установленные на вертолете позволяют:

- улучшить характеристики соконусности лопастей на земле и в полете.

- обеспечить симметрию центров приложения аэродинамических сил, то есть снизить динамическую разбалансировку комплекта лопастей;

- повысить уровень флаттерной устойчивости лопастей.

- снизить уровень вибрации вертолета.

- возможно уменьшение количества контрольных полетов по доводке лопастей.

- обеспечения поштучной взаимозаменяемости лопастей.

Изобретение относится к области авиации, в частности к средствам определения жесткостных характеристик лопастей с целью сравнения жесткости лопастей несущих или рулевых винтов вертолетов на изгиб в плоскости тяги при серийном производстве в соответствии с техническими условиями (ТУ) в области авиастроения. Устройство содержит жесткую стойку, укрепленную в пол, в которую встроено нагружающее устройство, состоящее из винтовой пары, рычага, закрепленного на внешнем диаметре измерителя крутящего момента силы, который передает через комлевую втулку лопасти крутящий момент, изгибающий лопасть в плоскости тяги, и второй переставляемой для разных по длине лопастей опорой для хвостовой части лопасти, удерживающей лопасть в неизменном положении, с ложементом для последнего хвостового отсека лопасти, с роликами, которые перекатываются по направляющим при изгибе и изменении длины лопасти и противодействуют силе от изгибающего момента в плоскости тяги. Технический результат заключается в возможности сравнения и установки нескольких групп жесткости лопастей для формирования комплекта на вертолет, обеспечения поштучной взаимозаменяемости лопастей, улучшения характеристики соконусности лопастей на земле и в полете, снижения динамической разбалансировки комплекта лопастей, повышения уровня флаттерной устойчивости лопастей, снижения уровня вибрации вертолета, уменьшения количества контрольных полетов по доводке лопастей, увеличения ресурса забустерной части управления вертолета. 1 ил.

Универсальное приспособление сравнения жесткости лопастей несущих или рулевых винтов вертолетов на изгиб в плоскости тяги, содержащее жесткую стойку, укрепленную в пол, в которую встроено нагружающее устройство, состоящее из винтовой пары, рычага, закрепленного на внешнем диаметре измерителя крутящего момента силы, который передает через комлевую втулку лопасти крутящий момент, изгибающий лопасть в плоскости тяги, и второй переставляемой для разных по длине лопастей опорой для хвостовой части лопасти, удерживающей лопасть в неизменном положении, с ложементом для последнего хвостового отсека лопасти, с роликами, которые перекатываются по направляющим при изгибе и изменении длины лопасти и противодействуют силе от изгибающего момента в плоскости тяги.