СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СООСНЫМ ВЕРТОЛЕТОМ Советский патент 1995 года по МПК B64C27/80 

Изобретение относится к области авиационной техники и касается системы управления вертолетом.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик за счет ограничения сближения лопастей несущих винтов.

На фиг. 1 схематично изображена схема управления соосным вертолетом; на фиг. 2 график зависимости ограничения хода путевого управления от величины изменения угла общего шага лопастей; на фиг.3 график сближения лопастей; на фиг.4 графики, характеризующие эффективность и мощность путевого управления.

Система управления соосным вертолетом содержит систему управления общим шагом и систему путевого управления.

Система управления общим шагом соосного вертолета состоит из рычага общего шага 1 и соединенных шарнирно тяг и качалок 2, 3 и 4 проводки, подходящей к золотнику гидроусилителя общего шага 5. От силового штока гидроусилителя 5 соединенная шарнирно и последовательно посредством качалок и тяг 6, 7, 8 проводка подходит к механизму общего и дифференциального шага (МОДШ) 9. Механизм общего и дифференциального шага штангами 10 и 11 соединен ползушками 12, 13 с автоматами перекоса 14, 15 на колонке 16. От автоматов перекоса через тяги и качалки на ползушках управление подходит к поводкам лопастей 17, 18.

Система путевого управления соосного вертолета состоит из педалей 19 и соединенных шарнирно тяг и качалок 20, 21, 22, 23, 24 проводки, подходящей к золотнику гидроусилителя путевого управления 25. От силового штока гидроусилителя путевого управления 25 соединенная шарнирно и последовательно посредством качалок и тяг 26, 27, 28, 29 проводка подходит к МОДШ. Далее штангами 10, 11 проводка подходит к лопастям на колонке 16 так же, как и управление общим шагом. К силовой качалке 26 через систему тросов, качалок и тяг 30, 31, 32, 33, 34 подсоединен руль поворота 35.

Профилированный упор 36 жестко скреплен с силовой качалкой 6 гидроусилителя общего шага 5. С качалкой 23 проводки от педалей к золотнику гидроусилителя 25 путевого управления жестко скреплен рычаг 37, взаимодействующий с упором 36.

Предлагаемая система управления соосным вертолетом работает следующим образом.

При перемещении рычага общего шага 1 на большой шаг гидроусилитель 5 поворачивает качалку 6 с профилированным упором, передавая по тяге 7, качалке 8, МОДШ 9, штанге 10 и 11 движение к лопастям колонки 16. При увеличении общего шага профилированный упор 36 будет приближаться к рычагу 37 качалки 23. При определенной величине общего шага, равного ≈15^о, наступит такой момент, когда упор 36, приблизившись к рычагу 37 качалки 23, начнет ограничивать своим профилем возможное, в случае перемещения от нейтрального положения педалей 19 отклонение рычага 37. При этом будет ограничено отклонение педалей 19 гидроусилителя путевого управления 25, а с ним и угловые дифференциальные отклонения лопастей и рулей.

Если педали находятся не в нейтральном положении, то при увеличении общего шага до определенного значения может наступить такой момент, когда профилированный упор 36 коснется рычага 37 и передвинет его в сторону нейтрального положения. При этом передвинутся педали 19, гидроусилитель 35 и далее вся цепь, вплоть до лопастей колонки, уменьшив отклонение путевого управления. Летчик не в силах ногами сдержать перемещение педалей, так как профилированный упор 36 силовой качалки 6 под действием гидроусилителя общего шага перемещает педали и всю проводку со стороны золотника гидроусилителя путевого управления.

График, изображенный на фиг.2, представляет зависимость между величиной угла общего шага лопастей и величиной ограничения хода путевого управления.

Ввиду того, что с ростом подаваемой мощности винтами и с ростом скорости полета увеличивается общий шаг несущих винтов, существует и на основе летных испытаний установлена однозначная связь между сближением лопастей и величиной общего шага.

Учитывая вышесказанное об однозначной связи между величиной общего шага и сближением лопастей, связанным с увеличением скорости и подаваемой мощности на винты, можно ограничение хода педалей непосредственно связать с величиной общего шага лопастей. При этом необходимо закон управления ограничением выбрать таким, чтобы до величины угла общего шага, равного ≈15^о, отсутствовало бы ограничение хода педалей, а при увеличении общего шага сверх этой величины, вводилось бы постепенное ограничение до ≈50% хода путевого управления, при максимальном угле общего шага.

Закон предусматривает симметричные дачи педалями при управлении летчиком вертолетом, поэтому ограничение вводится не только для правой педали, но и для левой. Симметрия в ограничении обеспечивает летчику естественное (симметричное) ощущение летательного аппарата при разворотах.

Уменьшение сближения лопастей показано на фиг.3. Лопасти значительно уменьшают свое сближение на максимальных скоростях при действии упора, ограничивающего отклонение правых педалей в зоне значений общего газа от ≈15^о до ≈20^о. На графике это обозначено заштрихованной зоной. Значение точек на графике получено в результате летных испытаний вертолета.

Благодаря ограничению величины дифференциального шага путевого управления при максимальных величинах углов общего шага уменьшается сближение лопастей соосных несущих винтов.

На фиг.4 (верхний график) представлены для горизонтального полета располагаемые угловые ускорения, характеризующие эффективность и мощность путевого управления, которое на соосном вертолете осуществляется за счет изменения разности крутящих моментов несущих винтов вследствие изменения дифференциального общего шага и за счет момента от планера вследствие одновременного (с дифференциальным общим шагом) отклонения рулей направления.

Эти зависимости представлены для вертолета без предложенного устройства (пунктир) и с предложенным устройством ограничения хода педалей по величине общего шага.

Еще ниже представлены зависимости:
Y^о_ош f_(v); Х_н% f_(v), где Y^о_ош величина общего шага.

Х_н% располагаемый ход путевого управления, ограниченный предложенным устройством по величине общего шага.

Представленные на фиг. 4 графики, а также результаты летных испытаний показывают, что наиболее критичными с точки зрения эффективности путевого управления являются режимы полета с малыми скоростями до v 140 км/ч. На указанных режимах эффективность путевого управления меньше, чем эффективность на режиме висения. При выборе параметров управления эти особенности учитываются и, фактически, для режимов горизонтального полета расчетными являются режимы полета при v 60-90 км/ч, где минимальная эффективность путевого управления.

Из графика видно, что с увеличением скорости полета более 140 км/ч эффективность путевого управления существенно растет и с учетом ограничений, накладываемых предложенным устройством, достигает своего максимума на скоростях, близких к крейсерским (v ≈ 250 км/ч). На этом режиме эффективность управления превышает минимально допустимую примерно в четыре раза. При дальнейшем увеличении скорости полета эффективность путевого управления падает и на режимах, близких к v_maх, превышает минимально допустимую величину примерно в 2,87 раза.

Таким образом на соосном вертолете, ввиду особенностей конструкции системы путевого управления, использования комбинированного управления через винт и планер, а также ввиду существенного роста эффективности путевого управления с ростом скорости при v > 140 км/ч, введение ограничений хода педалей по величине общего шага практически не влияет на характеристики путевой управляемости вертолета, так как параметры путевого управления подбираются из условия обеспечения приемлемых характеристик управляемости на малых скоростях. На больших скоростях запасы по эффективности управления позволяют без ухудшения ЛТХ вертолета снизить эффективность путевого управления по предложенному закону.

При использовании предложенного устройства эффективность путевого управления уменьшается на малых скоростях при увеличении общего шага до максимума, например, при вертолетном взлете с вращением вокруг оси на 360^о.

Необходимость указать, что с ростом подаваемой на винт мощности растет эффективность путевого управления через дифференциальный общий шаг. Кроме этого, на указанном режиме "вертушка" даже с ограниченным ходом путевого управления ввиду малого демпфирования вращения (отсутствие хвостового винта) развиваются большие угловые скорости и, как правило, в этих случаях полный ход педалей не используется.

Таким образом, летные испытания вертолета во всем эксплуатационном диапазоне режимов, в том числе и при выполнении всех регламентированных в РЛЭ маневрах, подтвердили, что введение в систему путевого управления предложенного устройства практически не влияет на характеристики управляемости и маневренности вертолета на всех регламентированных в РЛЭ маневрах, но при этом существенно улучшается одна из основных эксплуатационных характеристик соосного вертолета безопасность по сближению лопастей.

Изобретение относится к области авиационной техники и касается системы управления вертолетом. Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик за счет ограничения сближения лопастей несущих винтов. Система управления соосным вертолетом содержит систему управления общим шагом и систему путевого управления. Система управления общим шагом соосного вертолета состоит из рычага общего шага 1 и соединенных шарнирно тяг и качалок 2,3 и 4 проводки, подходящей к золотнику гидроусилителя 5 общего шага. От силового штока гидроусилителя 5 соединенная шарнирно и последовательно посредством качалок и тяг 6,7,8 проводка подходит к механизму общего и дифференциального шага 9. Механизм общего и дифференциального шага штангами 10 и 11 соединен ползунами 12,13 с автоматами перекоса 14, 15 на колонке 16. От автоматов перекоса через тяги и качалки на ползунах управление подходит к поводам лопастей 17,18. Система путевого управления соосного вертолета состоит из педалей 19 и соединенных шарнирно тяг и качалок 20, 21, 22, 23, 24 проводки, подходящей к золотнику гидроусилителя 25 путевого управления. От силового штока гидроусилителя 25 путевого управления соединенная шарнирно и последовательно посредством тяг и качалок 26, 27, 28, 29 проводка подходит к механизму общего и дифференциального шага. К силовой качалке 26 через систему тросов качалок и тяг 30, 31, 32, 33, 34 подсоединен руль поворота 35. Профилированный упор 36 жестко скреплен с силовой качалкой 6 гидроусилителя 5 общего шага. С качалкой 23 проводки от педалей к золотнику гидроусилителя 25 путевого управления жестко закреплен рычаг 37 взаимодействующий с упором 36. 4 ил.

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СООСНЫМ ВЕРТОЛЕТОМ с системой путевого управления, включающей педали, гидроусилитель путевого управления с золотником, соединенным с проводкой путевого управления качалкой управления золотником, и с системой управления общим шагом, включающей рычаг общего шага, гидроусилитель общего шага с силовым штоком, соединенным посредством качалки силового штока с проводкой управления общим шагом, отличающаяся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик за счет ограничения сближения лопастей несущих винтов, система путевого управления снабжена рычагом, установленным жестко на качалке управления золотником гидроусилителя путевого управления, а система управления общим шагом снабжена ограничителем, жестко установленным на качалке силового штока гидроусилителя общего шага, при этом ограничитель выполнен профилированным с возможностью взаимодействия с рычагом системы путевого управления.