УСТРОЙСТВО КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОГО МОМЕНТА НЕСУЩЕГО ВИНТА ВЕРТОЛЕТА В ОСОБЫХ СЛУЧАЯХ ПОЛЕТА Советский патент 1995 года по МПК B64C27/82 

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к вертолетам, и преимущественно может быть использовано в системе путевого управления вертолетов.

Известно, что на одновинтовых вертолетах при парировании крутящего момента и путевого управления устанавливается рулевой винт (РВ), связанный трансмиссией с несущим винтом (НВ). В эксплуатации одновинтовые вертолеты на висении или в момент зависания имеют свойства попадать в режим так называемого "самопроизвольного" или "непреднамеренного разворота" (вращения). Этот режим может возникнуть при потере путевой управляемости, вызванной отказом (повреждением) РВ, трансмиссии или проводки системы управления. Его причиной может также стать и попадание РВ в условия, в которых он не развивает тяги, необходимой для парирования вращения. Причем разворот исправного вертолета происходит иногда почти с такой же угловой скоростью, как и при отказах РВ или органов путевого управления и летчику трудно их отличить. Кроме того, самопроизвольное вращение сопровождается, как правило, снижением вертолета, которое при неправильных действиях летчика представляет наибольшую опасность. В настоящее время, чтобы не допустить попадания вертолета в этот опасный режим при маневрировании на висении, вертикальных режимах и вблизи минимальных скоростей, необходимо соблюдать резких перемещений и перетягивания рычага общего шага и ручки управления, резких перекладок педалей путевого управления. Это снижает маневренность вертолета, а летчик быстро утомляется от постоянного напряжения. Если же вертолет попал в режим самопроизвольного вращения рекомендуют перевести вертолет на снижение с вертикальной скоростью V_у 0,5 м/с и приземлить вертолет (если возможно совершить посадку на неподготовленную площадку). Наиболее близким по технической сущности к изобретению следует считать конструкцию, в которой для гашения угловой скорости вращения вертолета используется кроме рулевого винта еще тормозной парашют, прикрепленный к хвостовой балке. Для размещения такого парашюта требуется подвешивать большой по габаритам контейнер. Необходимы силовая конструкция для его крепления и система для отстрела после срабатывания. Существенным недостатком нужно назвать и возможность попадания купола парашюта на лопасти рулевого или несущего винта при эволюциях вертолета в пространстве, что значительно снижает безопасность полета.

Цель изобретения повышение безопасности полета за счет обеспечения запаса времени для оценки ситуации и принятия решения пилотом при попадании вертолета в режим самопроизвольного вращения.

Это достигается тем, что в хвостовой балке одновинтового вертолета устанавливается блок пороховых зарядов (двигателей неуправляемых ракет), создающих при попадании вертолета в режим самопроизвольного вращения дополнительную уравновешивающую силу для компенсации реактивного момента НВ, что позволяет дать летчику запас времени на определение причин самопроизвольного вращения и принятия мер по его устранению. Пороховые заряды устанавливаются в конце хвостовой балки и закрепляются между верхней и нижней отъемными частями корпуса, что обеспечивает простоту всей констpукции и удобство в эксплуатации.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 съемный блок, вид сверху; на фиг.3 то же, вид сзади; на фиг.4 схема сил, действующих на вертолет при работе устройства; на фиг.5 график зависимости угловой скорости разворота от времени при ω_y0 0; на фиг.6 график зависимости угла разворота от времени; на фиг.7 график зависимости угловой скорости разворота при ω_y0= 10 град/с.

Устройство состоит из хвостовой балки 1 вертолета, связанной с ней концевой балки 2, к которой крепятся рулевой винт 3 и трансмиссия 4 для его вращения, съемный блок 5, состоящий из частей корпуса 6 и 7, соединенных винтами 8, а также включающий блок 9 пороховых зарядов.

Устройство работает следующим образом.

При попадании вертолета одновинтовой схемы в режим самопроизвольного вращения, когда тяги рулевого винта 3 не хватает для компенсации реактивного момента от несущего винта, по команде экипажа срабатывают пороховые заряды 9, установленные в съемном блоке 5. При этом получаемая суммарная реактивная тяга от работы пороховых зарядов 9 на плече до оси вращения несущего винта создает момент, который в совокупности с моментом от тяги рулевого винта 3 компенсирует реактивный момент от несущего винта. На схеме сил (фиг.4), действующих на вертолет на режиме самопроизвольного вращения при срабатывании пороховых зарядов, обозначены:
G сила веса вертолета;
ω угловая скорость вращения вертолета вокруг оси, проходящей через центр масс;
Z_п боковая сила планера;
X_п плечо действия силы Z_п;
Z_пз сила тяги от пороховых зарядов;
Х_пз плечо действия силы Z_пз;
Т_рв сила тяги рулевого винта;
l_рв плечо действия Т_рв;
Т сила тяги несущего винта (НВ);
Т_у подъемная сила НВ;
Т_Z боковая сила НВ;
М_рм реактивный момент от НВ.

Из приведенной схемы сил следует
Δ М М_рн М_уп М_рв М_пз где М_рв Т_р^.l_рв;
М_уп Z_п^.Х_п;
М_пз Z_пз^.Х_пз.

Для подтверждения работоспособности предлагаемой конструкции проведен ряд расчетов.

Известно, что при боковом ветре справа интенсивностью 7 м/с тяга РВ уменьшается примерно в 1,5 раза. Таким образом, если для данного летательного аппарата на режиме висения она равнялась 8300 Н, то для выбранного режима при ветре справа она будет равна 6200 Н. При этом момент, создаваемый рулевым винтом, равен 66340 Нм. Реактивный момент от НВ на данном режиме примерно 93000 Нм. Тогда неуравновешенная часть реактивного момента от НВ
М 93000 66340 26660 Нм
Суммарная тяга при первоначальном срабатывании только двух из четырех пороховых зарядов Z_пз ≈ 5500 Н. Отсюда можно найти плечо действия силы Z_пз (место для крепления блока 3).

x_пз=ΔM/Z_пз ≈ 4,84 м
Эта величина конструктивно вполне приемлема. Два других пороховых заряда представляют собой резервную группу на случай повторного попадания вертолета в режим самопроизвольного вращения, что значительно повышает безопасность полета.

В ходе расчетов, проведенных на ЭВМ, получены зависимости, изображенные на фиг. 5,6,7, из которых следует, что благодаря применению предлагаемого устройства затягивание вертолета без вмешательства экипажа, в самопроизвольное вращение замедляется примерно на 4 с. Этого времени достаточно для принятия правильно мер экипажем по устранению вращения. Вывод из вращения возможен даже при угловой скорости 40 град/с.

Предлагаемое устройство просто в изготовлении и эксплуатации. Оно может устанавливаться путем доработок на уже эксплуатируемые вертолеты.

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к вертолетам, и преимущественно может быть использовано в системе путевого управления вертолетов. Целью изобретения является повышение безопасности полета за счет обеспечения запаса времени для оценки ситуации и принятия решения пилотом при попадании вертолета в режим самопроизвольного вращения. Устройство содержит хвостовую балку 2 и установленный на последней рулевой винт 3. Имеется трансмиссия 4 привода рулевого винта 3. Съемный блок 5, состоящий из частей корпуса, соединенных винтами, включает блок пороховых зарядов. 7 ил.

УСТРОЙСТВО КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОГО МОМЕНТА НЕСУЩЕГО ВИНТА ВЕРТОЛЕТА В ОСОБЫХ СЛУЧАЯХ ПОЛЕТА, содержащее рулевой винт, установленный на концевой балке, связанной с хвостовой балкой вертолета, отличающееся тем, что, с целью повышения безопасности полета за счет обеспечения запаса времени для оценки ситуации и принятия решения пилотом при попадании вертолета в режим самопроизвольного вращения, устройство снабжено блоком пороховых зарядов, установленных в конце хвостовой балки и закрепленным между верхней и нижней отъемными частями корпуса.