Трансмиссия вертолета
Владельцы патента RU 2580344:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) (RU)
Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям систем привода несущих винтов вертолетов. Трансмиссия вертолета содержит валы и зубчатые передачи привода винтов. Кольцевая втулка несущего винта с ведомым колесом зубчатой передачи и автоматом перекоса установлены на цилиндре с внутренним диаметром не менее поперечного сечения загруженного кресла для катапультирования. Обеспечивается возможность безопасного катапультирования экипажа вверх. 4 ил.
Изобретение относится к воздушному транспорту, к вертолетам.
Известны трансмиссии привода винтов, применяемые на отечественных и зарубежных вертолетах. (1. Пелишенко В.А. и др. Основы теории полета вертолета / Под ред. С.Х Атабеняна и А.А. Касаткина. М.: Воениздат, 1967. - 206 с. 2. Вертолеты стран мира / Под ред. В.Г. Лебедя. - АО «Редакция журнала «Бумеранг» при участии фирмы «Апрель», 1994. - 224 с.)
Эти трансмиссии привода втулки несущего винта ограничивают эксплуатационные характеристики вертолета (1. с. 12, рис. 0.14; 2. с. 12. рис. 12), так как не обеспечивают возможность безопасного катапультирования экипажа вверх и защиту верхней сферы от нападения противника.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является трансмиссия привода втулки несущего винта вертолета, содержащая вал, втулку с лопастями и автомат перекоса угла установки лопастей.
Автомат перекоса имеет ползун, который может перемещаться вверх и вниз по валу привода. Для перемещения ползуна служит рычаг «шаг-газ», соединенный с ним при помощи тяг и качалки (1. рис. 1.69. с. 98). На ползуне устанавливается универсальный шарнир, который имеет два кольца: внутреннее и наружное. Универсальный шарнир (шарнир Гука) связан с ручкой управления (ручка циклического шага). При отклонении ручки летчик, воздействуя на внешнее кольцо, имеет возможность наклонять его относительно двух взаимноперпендикулярных осей «вперед-назад» и «влево-вправо». При помощи шарикового подшипника к внешнему кольцу шарнира крепится тарелка автомата перекоса. Тарелка состоит из вращающегося кольца с рычагами, к которым крепятся тяги, связанные с поводками осевых шарниров лопастей. Тарелка автомата перекоса приводится во вращение двухзвенником, одно звено которого связано с вращающимся кольцом, а второе - с валом несущего винта. Отклонение рычага «шаг-газ» вверх или вниз приводит соответственно к увеличению или уменьшению установочных углов всех лопастей на одинаковую величину, что изменяет величину силы тяги несущего винта. При наклоне тарелки автомата перекоса обеспечивается циклическое изменение шага, т.е. изменение угла установки лопастей в течение одного цикла (одного оборота) - лопасть начнет совершать маховые движения. Таким образом, наклон тарелки автомата перекоса вызывает наклон плоскости вращения несущего винта, а значит, и наклон силы тяги несущего винта при сохранении его величины. Наклон плоскости вращения винта отстает от циклического изменения шага, поэтому необходим так называемый угол опережения автомата перекоса, который зависит от упругости и инерционности лопасти, определяемой массовой характеристикой, а также от угла характеристики компенсации взмаха и угла выноса (1. с. 98-102; рис. 1.69-1.72).
Недостаток описанной трансмиссии привода втулки несущего винта заключается в том, что он ограничивает эксплуатационные характеристики вертолета - его живучесть, так как не обеспечивает защиту верхней сферы от нападения противника и возможность безопасного катапультирования экипажа вверх. При такой трансмиссии привода втулки несущего винта катапультирование экипажа возможно только вниз, что небезопасно при малой высоте полета.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении эксплуатационных характеристик вертолета.
Поставленная задача решается за счет повышения живучести вертолета путем защиты верхней сферы от нападения противника и возможности безопасного катапультирования экипажа вверх.
Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что трансмиссия вертолета, содержащая валы и зубчатые передачи привода винтов, отличается тем, что кольцевая втулка несущего винта с ведомым колесом зубчатой передачи и автоматом перекоса установлены на цилиндре с внутренним диаметром не менее поперечного сечения загруженного кресла для катапультирования.
Предлагаемое техническое решение позволяет организовать цилиндр с внутренним диаметром не менее поперечного сечения загруженного кресла для катапультирования, который можно использовать для безопасного катапультирования экипажа вверх, в котором могут быть расположены аварийный парашют для вертолета в целом, средства защиты от нападения противника: ракеты «воздух-воздух», автоматическая пушка, пулемет, локатор и т.п.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема (сечение) трансмиссии с приводом ведущего винта, а также рулевого винта вертолета. Крышка цилиндра не попадает в сечение. Элементы фюзеляжа не показаны.
На фиг. 2 показан вид сверху на это устройство.
На фиг. 3 приведена другая схема компоновки трансмиссии с двумя рулевыми винтами.
На фиг. 4 изображен вариант трансмиссии привода втулок двух соосных несущих винтов. Двигатель и фюзеляж не показаны.
На несущей системе 1 вертолета установлен двигатель 2 и закреплен цилиндр 3 с кольцевой опорой 4 (фиг. 1 и 2) и крышкой цилиндра 5. Кольцевая втулка 6 расположена под кольцевой опорой 4 и закреплена на трубчатом валу 7 с ведомым колесом 8 зубчатой передачи. На кольцевой втулке 6 установлены лопасти 9 несущего винта (шарниры не показаны), которые рычагами 10 связаны с автоматом перекоса 11 (органы управления автоматом не показаны). Ведущий вал 12 двигателя 2, с закрепленной на валу ведущей шестерней 13 взаимосвязан с ведомым колесом 8 зубчатой передачи или непосредственно (фиг. 1) или дополнительной передачей, состоящей из ведомой конической шестерни 14, которая закреплена на валу 15, на котором также закреплена цилиндрическая шестерня 16 (фиг. 3). При двухвинтовой сосной схеме (фиг. 4) требуется согласующая передача, состоящая из второго комплекта дополнительной передачи: конической шестерни 14, вала 15 и цилиндрической шестерни 16, а также вала 17 с закрепленными на нем шестернями 18 и 19. Шестерня 19 зацеплена с цилиндрической шестерней 20, закрепленной на верхнем валу 15 дополнительной передачи. Ведущая шестерня 21 отбора мощности для привода рулевого винта закреплена или на ведущем валу 12 двигателя 2 (фиг. 1) или на валу 15 дополнительной передачи (фиг. 3). Ведомая шестерня 22 отбора мощности закреплена на валу 23 привода редуктора рулевого винта, состоящего из шестерен 24 и 25. Шестерня 25 может быть выполнена на наружном диаметре лопастей 26 рулевого винта (фиг. 1 и 2) или на валу 27 (фиг. 3), на котором закреплена ведущая коническая шестерня 28, зацепленная с ведомой конической шестерней 29, закрепленной на валу 30 привода лопастей 26 рулевого винта.
Крышка 5 цилиндра 3 может быть плоской или сферической и состоять из нескольких деталей, в том числе иметь пазы для размещения вооружения. Предпочтительно нечетное число лопастей 9 для исключения возможности резонанса.
Предлагаемое техническое устройство работает следующим образом. От двигателя 2, установленного на несущей системе 1, крутящий момент по ведущему валу 12 ведущей шестерней 13 передается на ведомое колесо 8 зубчатой передачи, трубчатый вал 7, кольцевую втулку 6 и лопасти 9 несущего винта, вращая их (фиг. 1). Летчик рычагами управления воздействует на автомат перекоса 11, который через рычаги 10 регулирует положение лопастей 9 относительно кольцевой втулки 6, изменяя при этом величину и направление силы тяги несущего винта. Сила тяги от лопастей 9 передается на кольцевую втулку 6 и от нее на кольцевую опору 4 и цилиндр 3, который передает это усилие на несущую систему 1 вертолета. Вращение лопастей 9 несущего винта создает реактивный момент, стремящийся повернуть несущую систему 1. Для компенсации реактивного момента, а также изменения направления полета служит рулевой винт, мощность для которого отнимается от ведущего вала 12 шестернями 21 и 22 на вал 23 привода редуктора рулевого винта, состоящего из шестерен 24 и 25. Шестерня 25 вращает лопасти 26 рулевого винта (фиг. 1 и 2). На фиг. 3 мощность на привод лопастей 9 несущего винта передается от вала 12, шестернями 13 и 14, валом 15 дополнительной передачи, цилиндрической шестерней 16 на зубчатый венец 8, далее на трубчатый вал 7 и кольцевую втулку 6. Отбор мощности на привод лопастей 26 рулевого винта происходит от вала 15, шестернями 21 и 22, валом 23, шестернями 24 и 25, валом 27 на шестерни 28 и 29, далее валом 30 на лопасти 26. Сила от вращения лопастей 26 рулевого винта на плече до оси хвостовой части вертолета создает скручивающий момент. Для компенсации момента, скручивающего хвостовую часть вертолета, возможна установка второго рулевого винта (фиг. 3). Соосная схема несущих винтов, лопасти 9 которых вращаются в разных направлениях (фиг. 4), исключает необходимость применения рулевого винта. Крутящий момент от ведущего вала 12 ведущей конической шестерней 13 распределяется на две шестерни 14, валы 15 и цилиндрические шестерни 16 дополнительной передачи. Лопасти 9 нижнего несущего винта приводятся в действие аналогично схеме на фиг. 3. Нижняя коническая шестерня 14, валом 15 и шестерней 16 вращает шестерню 18 и вал 17 согласующей передачи, далее цилиндрическими шестернями 19 и 20 на верхний вал 15 дополнительной передачи, затем цилиндрической шестерней 16 на ведомое колесо 8. Лопасти 9 верхнего и нижнего несущих винтов будут вращаться в противоположных направлениях, компенсируя реактивные моменты.
Обозначения:
1 - несущая система вертолета;
2 - двигатель;
3 - цилиндр;
4 - кольцевая опора втулки несущего винта;
5 - крышка цилиндра;
6 - кольцевая втулка лопастей несущего винта;
7 - трубчатый вал привода втулки 6;
8 - ведомое колесо зубчатой передачи;
9 - лопасти несущего винта;
10 - рычаги взаимодействия лопастей с автоматом перекоса;
11 - автомат перекоса (упрощенное изображение);
12 - ведущий вал двигателя 2;
13 - ведущая шестерня ведущего вала 12;
14 - ведомая коническая шестерня дополнительной передачи;
15 - вал дополнительной передачи;
16 - цилиндрическая шестерня дополнительной передачи;
17 - вал согласующей передачи;
18 и 19 - шестерни, закрепленные на валу 17;
20 - цилиндрическая шестерня, закрепленная на верхнем валу 15;
21 - ведущая шестерня отбора мощности для привода рулевого винта;
22 - ведомая шестерня отбора мощности для привода рулевого винта;
23 - вал привода редуктора рулевого винта;
24 и 25 - шестерни редуктора привода рулевого винта;
26 - лопасти рулевого винта;
27 - вал конических шестерен 25 и 28;
28 - ведущая коническая шестерня привода лопастей рулевого винта;
29 - ведомая коническая шестерня привода лопастей рулевого винта;
30 - вал привода лопастей 26 рулевого винта.
Трансмиссия вертолета, содержащая валы и зубчатые передачи привода винтов, отличающаяся тем, что кольцевая втулка несущего винта с ведомым колесом зубчатой передачи и автоматом перекоса установлены на цилиндре с внутренним диаметром не менее поперечного сечения загруженного кресла для катапультирования.
