Опора для установки главного редуктора с несущим винтом
Изобретение относится к авиационной технике, в частности к конструкции опоры крепления главного редуктора с несущим винтом для вертолета. Опора выполнена в виде корпусного тела, состоящего из основания П-образной формы в плане с цилиндрическим корпусным элементом, состыкованного с плоской плитой, в которой сформирован подковообразный элемент, причем так, что форма плоской плиты в плане близка к П-образной форме основания, но в зеркальном отражении. Стыковка основания и плоской плиты выполнена свободными концами их П-образных форм. Внутренние периметры цилиндрического корпусного тела и подковообразного элемента образуют замкнутый контур, который в поперечном сечении выполнен профилированным с возможностью крепления к нему уплотнительного элемента. Главный редуктор крепится на узлы основания, расположенные по периметру цилиндрического корпусного элемента. Конфигурация замкнутого контура приблизительно повторяет контур поверхности в сечении главного редуктора по месту сопряжения замкнутого контура с ним. Крепится опора посредством основания и плоской плиты к шпангоутам каркаса фюзеляжа, причем узлы крепления основания преимущественно расположены на средней полке П-образной формы основания, а узлы крепления плоской плиты размещены по ее внешнему периметру. Обеспечивается перераспределение нагрузок от узлов крепления редуктора непосредственно на шпангоуты каркаса и интегрированность опоры в каркас фюзеляжа. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано при создании конструкции вертолета.
Известна опора для установки главного редуктора с несущим винтом по патенту ЕР №0508938 А1, от 14.10.1992 г., которая обеспечивает передачу нагрузок от несущего винта на фюзеляж и одновременно является связующим звеном в конструкции каркаса фюзеляжа. Опорное устройство выполнено в виде цилиндрического корпусного тела, сформированного для обеспечения крепления «мачты» (SRM) несущего винта, восприятия и передачу на каркас фюзеляжа вертолета динамических нагрузок, статических продольных, боковых и осевых сил и крутящих моментов.
Наличием передних поддерживающих ребер у цилиндрического корпусного тела обеспечивается частичная связующая связь (GS) последнего с каркасом фюзеляжа вертолета. Для обеспечения большей интеграции цилиндрического корпусного тела в конструкцию каркаса фюзеляжа, в частности по уровню TL 2, потребовались дополнительные задние подкосы для восприятия сосредоточенных нагрузок, что, как следствие, приводит к увеличению веса конструкции каркаса фюзеляжа.
Более близким техническим решением является изобретение по патенту RU №2343089 С2 от 15.01.2007, которое принято за прототип. В нем опора для установки главного редуктора с несущим винтом выполнена в виде корпусного тела, являющегося составной частью каркаса фюзеляжа вертолета. Корпусное тело содержит основание П-образной формы в плане с цилиндрическим корпусным элементом и узлами для крепления главного редуктора, расположенными по его периметру, а также подковообразный элемент, состыкованный с цилиндрическим корпусным элементом, для обеспечения более «глубокой» установки главного редуктора в корпусное тело и снижения этим эксплуатационных нагрузок на узлы крепления главного редуктора.
Корпусное тело посредством П-образного основания и дополнительной плиты жестко соединено с панелями фюзеляжа, замыкая на себе продольно-поперечный силовой набор каркаса.
Однако применение известного технического решения ограничено конкретным типом конструкции каркаса фюзеляжа, в частности его центральной части, которая должна иметь относительно небольшую строительную высоту, как, например, центральный отсек известного вертолета Ка-26 (см. кн. Вертолет Ка-26, Н.Ф.Суриков и др. М., Транспорт, 1982. стр.12-13, 16(рис.7), 21-22) и его модернизированного приемника-вертолета Ка-226 (патент RU №41701 U1 от 02.07.2004), для которого и реализовано это известное техническое решение.
Технической задачей заявленного изобретения является создание опоры для установки главного редуктора с несущим винтом, позволяющей обеспечить:
1 - интегрированность в конструкцию каркаса фюзеляжа с меньшими ограничениями по архитектурному решению его силового набора;
2 - перераспределение местных сосредоточенных нагрузок от узлов крепления главного редуктора непосредственно на шпангоуты каркаса;
3 - влагозащищенность внутрифюзеляжной конструкции от атмосферного воздействия, в частности осадков.
Технический результат достигается тем, что в известной опоре для установки главного редуктора с несущим винтом, содержащей корпусное тело, являющееся составной частью каркаса фюзеляжа вертолета, имеющее основание П-образной формы в плане с цилиндрическим корпусным элементом, подковообразный элемент, обращенный выпуклой частью вниз от плоскости основания, узлы крепления главного редуктора, расположенные по периметру цилиндрического корпусного элемента, подковообразный элемент сформирован в плоской плите, выполненной по форме в плане, близкой к П-образной форме основания в зеркальном отражении, при этом основание и плоская плита жестко соединены между собой свободными концами П-образных форм так, что внутренние периметры цилиндрического корпусного элемента и подковообразного элемента образуют замкнутый контур, конфигурация которого приблизительно повторяет контур поверхности в сечении главного редуктора по месту сопряжения с ним, а в поперечном сечении упомянутый замкнутый контур выполнен профилированным с возможностью крепления к нему уплотнительного элемента, выполненного из эластичного материала, например резины, кроме того, упомянутые плоская плита и основание оснащены узлами для крепления к шпангоутам каркаса фюзеляжа, причем узлы крепления основания преимущественно расположены на средней полке П-образной формы основания, а узлы крепления плоской плиты размещены по ее внешнему периметру.
Проведенный заявителем анализ уровня техники показал, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественных признакам заявленного технического решения, отсутствуют. Следовательно, заявленное техническое решение отвечает условию патентоспособности «новизна».
Из анализа уровня техники также было выявлено, что существенные признаки заявленного технического решения раннее не были использованы для достижения указанного технического результата, поэтому заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Заявленное техническое решение иллюстрируется на фиг.1-6, где на фиг.1 показана опора для установки главного редуктора, встроенная в силовой каркас фюзеляжа, на фиг.2 - корпусное тело, сочлененное из основания и плоской плиты, на фиг.3 - вид А фиг.2, на фиг.4 - сечение В-В по фиг.2, на фиг.5 показано типовое крепление плоской плиты к шпангоуту каркаса, на фиг.6 показана опора с установленным главным редуктором и схема инерционных нагрузок, воздействующих на узлы крепления редуктора.
Опора для установки главного редуктора с несущим винтом (далее опора) содержит корпусное тело 1, являющееся составной частью каркаса 2 фюзеляжа вертолета, выполненное из жестко состыкованных между собой основания 3 и плоской плиты 4. Основание 3 выполнено П-образной формы в плане и оснащено цилиндрическим корпусным элементом 5, а в плоской плите 4 сформирован подковообразный элемент 6, обращенный выпуклой частью вниз от плоскости основания 3 так, что форма плоской плиты 4 в плане выполнена близкой к П-образной форме основания 3, но в зеркальном отражении. Соединены между собой основание 3 и плоская плита 4 свободными концами П-образных форм так, что внутренние периметры цилиндрического корпусного элемента 5 и подковообразного элемента 6 образуют замкнутый контур 7. Конфигурация замкнутого контура 7 приблизительно повторяет контур поверхности главного редуктора 8 в его поперечном сечении по месту сопряжения с цилиндрическим корпусным элементом 5 и подковообразным элементом 6 при установке главного редуктора 8 в корпусное тело 1. Упомянутый контур 7 по всему периметру в поперечном сечении выполнен профилированным в виде П-образного наплыва 9, к которому закреплен уплотнительный элемент 10, выполненный из эластичного материала (например - резины). Узлы 11 крепления главного редуктора 8 выполнены в наплывах 12 основания 3, расположенных по периметру цилиндрического корпусного элемента 5, а сам упомянутый элемент 5 подкреплен ребрами 13.
Необходимость такого технического решения в сочленении основания 3 и плоской плиты 4 не только сохраняет возможность «глубокой» установки главного редуктора 8 в полость корпусного тела 1 с целью снижения эксплуатационных нагрузок на узлы 11 от несущего винта, но и позволяет обеспечить влагозащищенность внутрифюзеляжной конструкции от атмосферного воздействия, в частности осадков, требуемое нормами летной годности для винтокрылых аппаратов (см. Авиационные правила, часть 27, §27.609.(а)(1), Защита конструкции, изд. Межгосударственный Авиационный Комитет, 2000, стр.28).
Корпусное тело 1 вмонтировано в конструкцию каркаса 2 фюзеляжа вертолета таким образом, что плоская плита 4 формирует силовой элемент стенки 14 одного из усиленных шпангоутов 15 каркаса 2. Для этого по всему внешнему периметру плоская плита 4 оснащена узлами 16 фланцевого типа (показано условно), которыми она крепится к продольному набору 17 и поперечному набору 18 усиленного шпангоута 15, болтовым соединением 19. Основание 3 снабжено узлами (условно не показано), расположенными преимущественно на ее средней полке 20, которыми основание 3 крепится к продольному силовому набору 21 второго усиленного шпангоута 22.
При этом в качестве примера формирования конструкции каркаса 2 к полке 23 внешнего периметра плоской плиты 4 крепится панель 24, посредством которой в поперечной плоскости каркаса 2 выполнена перестыковка плоской плиты 4, как силового элемента шпангоута 15, с продольным силовым набором 21 второго усиленного шпангоута 22 каркаса 2. Сами вышеупомянутые усиленные шпангоуты дополнительно перестыкованы панелью 25 (в качестве которой может быть панель пола) и панелями 26, расположенными между продольным силовым набором 17 и 21 усиленных шпангоутов 15 и 22 соответственно.
Предлагаемое техническое решение опоры позволяет наиболее оптимально обеспечить передачу инерционных нагрузок Рх, Ру, Pz с несущего винта, которыми нагружены узлы 11 крепления главного редуктора 8, на силовой набор каркаса 2.
Поскольку значения инерционных нагрузок зависят от ускорения точки их приложения, которая, как известно, располагается вблизи центра масс объекта их порождающего, то в дальнейшем будем отождествлять понятия инерционных нагрузок с инерционными перегрузками (см. А.И.Акимов и др. Летные испытания вертолетов, М., Машиностроение, 1980, стр.371).
Применительно к рассматриваемой системе «главный редуктор - несущий винт» точка центра масс последней смещена с оси вала редуктора 8 назад по направлению полета (Н.П.) на некоторую величину X, вследствие чего узлы 11, расположенные вблизи сочленения основания 3 с плоской плитой 4, оказываются более нагруженными. При этом, как показывает практика, при грубых посадках вертолета величины инерционных нагрузок (перегрузок), ориентированные вниз -Рy по оси вала редуктора 8 и вперед +Рx по Н.П., в несколько раз превышают нагрузки (перегрузки) в других направлениях (см.§27.561(c) вышеупомянутых Авиационных правил, часть 27, стр.25).
В силу этого корпусное тело 1 выполняет роль своеобразного буфера, рассчитанного на восприятие местных сосредоточенных нагрузок, в частности от+Рx и -Рy, значения которых в узлах 11 достигают порядка 12g. И благодаря рассредоточенному креплению основания 3 и плоской плиты 4 к усиленным шпангоутам 15 и 22 перераспределения вышеуказанных нагрузок (перегрузок) на силовой набор каркаса 2 не превышают максимально допустимых полетных перегрузок для вертолетов, что, как следствие, не приводит к увеличению массы каркаса 2 фюзеляжа.
Кроме того, предлагаемое техническое решение опоры не ограничено примером вышеприведенного архитектурного построения силового набора каркаса фюзеляжа, так как шпангоуты являются неотъемлемой частью любого практически реализуемого каркаса фюзеляжа, а конфигурация их не влияет на существенные признаки заявленного технического решения.
Заявленная конструкция опоры внедрена в силовой каркас разрабатываемого компанией вертолета, и ведется выпуск ее конструкторской документации.
1. Опора для установки главного редуктора с несущим винтом, содержащая корпусное тело, являющееся составной частью каркаса фюзеляжа вертолета, имеющее основание П-образной формы в плане с цилиндрическим корпусным элементом, подковообразный элемент, обращенный выпуклой частью вниз от плоскости основания, узлы крепления главного редуктора, расположенные по периметру цилиндрического корпусного элемента, отличающаяся тем, что подковообразный элемент сформирован в плоской плите, выполненной по форме в плане, близкой к П-образной форме основания в зеркальном отражении, при этом основание и плоская плита жестко соединены между собой свободными концами П-образных форм так, что внутренние периметры цилиндрического корпусного элемента и подковообразного элемента образуют замкнутый контур, конфигурация которого приблизительно повторяет контур поверхности в сечении главного редуктора по месту сопряжения с ним, а в поперечном сечении упомянутый замкнутый контур выполнен профилированным с возможностью крепления к нему уплотнительного элемента.
2. Опора по п.1, отличающаяся тем, что упомянутая плоская плита и основание оснащены узлами для крепления к шпангоутам каркаса фюзеляжа, причем узлы крепления основания преимущественно расположены на средней полке П-образной формы основания, а узлы крепления плоской плиты размещены по ее внешнему периметру, кроме того, уплотнительный элемент выполнен из эластичного материала, например резины.
