Устройство для гашения вибраций лопастей несущего винта вертолета

 

Использование: для гашения вибраций лопастей несущего винта вертолета. Сущность изобретения заключается в применении механических маятников, расположенных по обе стороны каждой лопасти. Маятники, выполненные в виде рычагов с грузами на концах, установлены в кронштейне на комле лопасти с осью, расположенной под углом к хорде лопасти. При этом упомянутая ось устанавливается под таким углом к хорде лопасти, чтобы происходило гашение вибраций, действующих как перпендикулярно хорде, так и вдоль нее. 4 ил.

Изобретение относится к авиационной технике и касается устройства гашения вибраций.

Известно устройство для гашения вибраций лопастей несущего винта вертолета, содержащее механические маятники, расположенные по обе стороны каждой лопасти, выполненные в виде рычагов с грузами на концах и установленными в кронштейне на комле лопасти, с осью устройства, параллельной хорде сечения лопасти (патент США N 4239456, 1980).

Такое устройство уравновешивает только переменную силу, действующую перпендикулярно хорде сечения лопасти, и не уравновешивает переменную силу, действующую вдоль хорды сечения лопасти.

Следовательно, это устройство гасит вибрации, действующие перпендикулярно хорде, и не гасит вибрации, действующие вдоль хорды лопасти.

Задача решаемая в заявляемом техническом решении, заключается в уравновешивании переменной силы, действующей вдоль хорды сечения лопасти, при осуществлении технического результата гашения вибраций, действующих вдоль хорды лопасти.

Существенными признаками заявляемого устройства для гашения вибраций лопастей несущего винта вертолета, общими с прототипом, являются: механические маятники, расположенные по обе стороны каждой лопасти, выполненные в виде рычагов с грузами на концах и установленными в кронштейне на комле лопасти.

Признаками, отличными от прототипа, являются: угол альфа установки оси устройства относительно хорды лопасти устанавливают меньше 90^o, если переменная сила Q, действующая перпендикулярно хорде, направлена вверх, и переменная сила F, действующая вдоль хорды, направлена вперед, и устанавливают угол α больше 90^o, если сила Q направлена вверх и сила F направлена назад.

Совокупность признаков заявляемого изобретения, отличная от прототипа, является необходимой и достаточной для обеспечения технического результата.

Цель гашение вибраций, действующих вдоль хорды лопасти, реализуется при осуществлении совокупности существенных признаков заявляемого изобретения, причинно-следственная связь между которыми следует из результатов решения системы дифференциальных уравнений движения расчетной модели устройства.

Система дифференциальных уравнений: P частота изменения переменных сил.

При гармонических колебаниях системы с частотой P = nω имеет место Из решения системы уравнений получаем, что когда, Fcosα+Qsinα=0.. Откуда следует соотношение:

Из выражения (1) следует, что угол α меньше 90^o, если переменная сила Q направлена вверх и переменная сила F направлена вперед (обе силы имеют одинаковые знаки), и угол a больше 90^o, если сила Q направлена вверх и сила F направлена назад (силы имеют различные знаки, одна положительный, другая отрицательный).

На фиг.1 показано предлагаемое устройство, вид с комля лопасти; на фиг.2 вид А на фиг.1; на фиг.3 схема расчетной модели устройства, вид на лопасть сзади; на фиг.4 вид со стороны оси вращения винта (со стороны комля лопасти).

На лопасти 1 с помощью кронштейна 2 установлено устройство гашения вибраций. В кронштейне 2 установлен валик 3, реализующий ось 4 качания устройства. На валике 3 расположены рычаги 5 с грузами (маятниками) 6 с массой m и моментом инерции J. Ось 4 расположена под углом a к хорде 7 сечения лопасти. На чертежах показан угол установки хорды сечения лопасти в полете v. Маятники 6 установлены на расстоянии r до оси качания 4. В сечении лонжерона лопасти действуют: переменная сила Q, перпендикулярная к хорде 7, и переменная сила F, направленная вдоль хорды 7. Положительные направления сил: Q вверх, F вперед. Ось жесткости сечений лопасти 8. Элемент лонжерона лопасти 9 с массой М расположен на расстоянии R от оси вращения 10; частота вращения несущего винта w·DXYZ система координат с началом в центре жесткости поперечного сечения лонжерона лопасти. Степени свободы расчетной модели устройства: β угол поворота маятников, X, Y линейные перемещения элемента лонжерона 9.

В полете в сечении лопасти, в котором установлено устройство для гашения вибраций и хорда 7 которого установлена под углом v, действуют переменные силы Q и F. Равнодействующая сил Q и F составляет угол a с перпендикуляром к хорде 7. При колебаниях в полете грузы 6 создают переменные инерционные силы, которые находятся в плоскости сечения. Вследствие того, что ось устройства 4 установлена под углом a к хорде 7, равнодействующая инерционных сил также составляют угол a с перпендикуляром к хорде 7. В результате этого переменные силы Q и F уравновешиваются инерционными силами устройства и происходит гашение вибраций лопастей, действующих перпендикулярно хорде и действующих вдоль хорды.

Возможность осуществления технического решения следует из представленных графических материалов, описаний устройства в статике и в динамике. Возможность осуществления технического решения предлагаемого изобретения иллюстрируется результатами решения системы дифференциальных уравнений движения расчетной модели устройства. В результате реализации заявляемого технического решения происходит гашение вибраций лопастей, действующих вдоль хорды.

На нашем предприятии проводятся работы по реализации данного технического решения.

Формула изобретения

Устройство для гашения вибраций лопастей несущего винта вертолета, содержащее механические маятники, расположенные по обе стороны каждой лопасти, выполненные в виде рычагов с грузами на концах и установленные в кронштейне на комле лопасти, отличающееся тем, что угол α установки оси устройства относительно хорды лопасти выбран с учетом величины и направления сил F и Q, действующих вдоль хорды лопасти и перпендикулярно к ней соответственно, связанных между собой соотношением tgα = F/Q.н

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4