Выполненный с возможностью висения летательный аппарат

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям систем смазки трансмиссий. Выполненный с возможностью висения летательный аппарат (1) имеет средство (6) приведения в движение, по меньшей мере один винт (3), трансмиссионное средство (5) для передачи мощности от средства (6) приведения в движение на винт (3) и смазываемое с помощью смазочного материала, теплообменник (9), принимающий нагретый смазочный материал от трансмиссионного средства (5) и подающий охлажденный смазочный материал на трансмиссионное средство (5), и вентилятор (10) для производства воздушного потока через теплообменник (9) с целью охлаждения смазочного материала. Вентилятор имеет рабочее колесо (16) с лопатками (21), а также выпускную трубу (18) для выброса горячего воздуха, произведенного посредством охлаждения смазочного материала. По меньшей мере один участок (23) стенки (22) выпускной трубы (18) имеет средство (25) рассеяния, выполненное с возможностью селективного поглощения волн давления в заданной полосе частот в зависимости от скорости (V) вращения рабочего колеса (16) и от количества (N) лопаток (21) рабочего колеса (16). Достигается возможность снижения шума вентилятора. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Настоящее изобретение относится к выполненному с возможностью висения летательному аппарату, такому как конвертоплан или вертолет, к последнему из которых, взятому исключительно в качестве примера, относится нижеследующее описание.

Как известно, в авиационной промышленности, уменьшение уровня шума, как внешнего, так и внутри кабины, становится основным вопросом разработки.

Шум в основном производится посредством двигателей, дополнительных компонентов, приводимых в действие двигателями, подвижных частей, а также за счет обтекания планера воздушным потоком, и распространяется как напрямую во внешней среде, так и внутри самого летательного аппарата, в основном, по пути воздушного потока и вдоль конструкционных линий, то есть точек соединения панелей обшивки с фюзеляжем.

Уменьшение уровня шума осуществляется как посредством работы напрямую над компонентами, являющимися источниками шума, так и посредством применения, между каркасной конструкцией вертолета и панелями обшивки, подавляющего шум материала, с целью минимизирования распространения шума из внешней среды внутрь кабины.

Целью настоящего изобретения является предоставление выполненного с возможностью висения летательного аппарата, выполненного с возможностью значительного уменьшения эксплуатационного шума по сравнению с известными летательными аппаратами.

В соответствии с настоящим изобретением, обеспечивается выполненный с возможностью висения летательный аппарат, содержащий:

- средство приведения в движение;

- по меньшей мере, один винт;

- трансмиссионное средство для передачи мощности от упомянутого средства приведения в движение на упомянутый винт и смазываемое с помощью смазочного материала;

- теплообменник, который принимает нагретый смазочный материал от упомянутого трансмиссионного средства и подает охлажденный смазочный материал обратно на трансмиссионное средство; и

- вентилятор для производства воздушного потока через упомянутый теплообменник с целью охлаждения упомянутого смазочного материала, который содержит рабочее колесо с лопатками, а также выпускную трубу для выброса горячего воздуха, произведенного посредством охлаждения упомянутого смазочного материала;

причем по меньшей мере один участок стенки упомянутой выпускной трубы содержит средство рассеяния, выполненное с возможностью селективного поглощения волн давления в заданной полосе частот в зависимости от скорости вращения упомянутого рабочего колеса и от количества лопаток рабочего колеса.

Предпочтительный нелимитирующий вариант осуществления настоящего изобретения будет описан в виде примера, со ссылкой на сопроводительные чертежи, в которых:

фиг.1 демонстрирует вид в перспективе выполненного с возможностью висения летательного аппарата, в частности, вертолета, в соответствии с идеями настоящего изобретения;

фиг.2 демонстрирует схему узла привода летательного аппарата по фиг.1, наделенного признаками шумоподавления в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.3 демонстрирует крупномасштабный вид в перспективе вентилятора узла привода по фиг.2;

фиг.4 демонстрирует крупномасштабный вид в разрезе вентилятора по фиг.3.

Позиция 1 на фиг.1 обозначает, в целом, выполненный с возможностью висения летательный аппарат - в демонстрируемом примере, вертолет - в соответствии с идеями настоящего изобретения.

Вертолет 1, по существу, содержит фюзеляж 2; несущий винт 3, установленный на фюзеляже 2 для вращения в первой плоскости и создания подъемной силы для поддержания вертолета 1 в целом; и хвостовой винт 4 на заднем конце фюзеляжа 2. В более конкретном плане, винт 4 вращается во второй плоскости, поперечно первой, с целью уравновешивания крутящего момента, производимого на фюзеляже 2 винтом 3.

Вертолет 1 также содержит главную трансмиссию 5 для передачи мощности от турбины 6 (схематически продемонстрирована на фиг.2) на приводной вал (не продемонстрирован) винта 3; и дополнительную трансмиссию 7, приводимую в действие посредством трансмиссии 5, а сама приводящая в действие винт 4.

Как трансмиссия 5, так и трансмиссия 7 являются постоянно смазываемыми с помощью смазочного материала, например, масла, циркулирующего в известной жидкостной системе (не продемонстрирована) вертолета 1.

Очевидно, что в процессе использования смазочный материал нагревается и должен постоянно охлаждаться, поэтому трансмиссия 5 связана с системой 8 охлаждения, содержащей теплообменник 9 и вентилятор 10. Трансмиссия 5 и система 8 охлаждения вместе определяют узел привода 11 вертолета 1.

В более конкретном плане, теплообменник 9 охлаждает смазочный материал трансмиссии 5; теплообменник 9, таким образом, принимает нагретый смазочный материал от трансмиссии 5 по входной трубе 12 и подает охлажденный смазочный материал обратно на трансмиссию 5 по выходной трубе 13.

Внутри теплообменника 9, посредством воздуха из внешней среды, осуществляется охлаждение смазочного материала.

В более конкретном плане, вентилятор 10, механически соединенный с трансмиссией 5, с целью охлаждения смазочного материала, производит воздушный поток через теплообменник 9 в направлении, поперечном к трубам 12 и 13.

Как продемонстрировано на фиг.2-4, вентилятор 10 является соединенным с трансмиссией 5 посредством по меньшей мере одного вала 14 и приводится в действие посредством трансмиссии 5 с постоянной скоростью V вращения.

Вентилятор 10 представляет собой, предпочтительно, центробежный тип со смешанным потоком, но может также представлять собой тип с осевым потоком или иной тип.

В более конкретном плане, вентилятор 10, по существу, содержит корпус 15; рабочее колесо 16, соединенное с валом 14 и установленное внутри корпуса 15 для вращения относительно оси A; участок 17 входного потока воздуха, сформированный на корпусе 15, коаксиально с осью A; и воздуховыпускную трубу 18, соединенную с участком 19 выходного потока, сформированным на корпусе 15 и расположенным в радиальном направлении по отношению к оси A.

В более конкретном плане, на участок 17 входного потока вентилятора 10 от теплообменника 9 подается горячий воздух; причем данный воздух затем выпускается во внешнюю среду по выпускной трубе 18.

Как продемонстрировано на фиг.3 и фиг.4, рабочее колесо 16 содержит центральный вал 20 по оси A и несколько лопаток 21, установленных на и выступающих из вала 20, и равномерно разнесенных по оси A.

В нижеследующем описании, количество лопаток 21 рабочего колеса 16 просто обозначается N.

Выпускная труба 18 ограничивается посредством трубчатой стенки 22, имеющей главный участок 23, проходящий параллельно оси A; и участок 24 ответвления, проходящий, по существу, радиально по отношению к оси A и соединенный, на одном конце, с участком 19 выходного потока корпуса 15, а также соединенный, на противоположном конце, с главным участком 23.

Поскольку во время эксплуатации вертолета 1 производится большое количество тепловой мощности, от вентилятора 10 обычно требуется очень высокая масса воздушного потока. Как и в случае с другими компонентами летательного аппарата в целом, для получения компактной, легкой по весу системы 8 охлаждения, предпочтительными являются вентиляторы 10 с очень малым диаметром по отношению к оси A и с очень высокой скоростью V вращения.

Схожим образом, теплообменник 9, для компактности, имеет очень малые воздухопроводы (известны и не продемонстрированы), а также плотно упакованные пластины (известны и не продемонстрированы) для увеличения поверхности теплообмена смазочного материала. Все это производит значительные потери нагрузки в схеме подачи воздуха, что должно преодолеваться посредством создаваемого вентилятором 10 давления для обеспечения правильного расхода массы через теплообменник 9.

Заявителем данного изобретения было отмечено, что значительное изменение в давлении, производимое по мере того, как лопатки 21 рабочего колеса 16 двигаются, после участка 19 выходного потока вентилятора 10, производит звук на постоянной частоте f0, равной скорости V вращения вала 20 рабочего колеса 16, умноженной на количество N лопаток 21.

Также заявителем данного изобретения было отмечено, что по причине высокой скорости V вращения, этот звук может попадать в пределы слышимого частотного диапазона и поэтому представляет собой источник шума как внутри, так и снаружи кабины вертолета 1.

В целях уменьшения или устранения этого шума, часть стенки 22 выпускной трубы 18 является преимущественно оборудованной средством 25 рассеяния, выполненным с возможностью селективного поглощения волн давления в заданной полосе частот в зависимости от скорости V вращения и количества N лопаток 21 рабочего колеса 16.

Иными словами, средство 25 рассеяния служит для предотвращения распространения упомянутых волн давления во внешнюю среду или внутрь кабины вертолета 1.

Вышеупомянутая полоса частот предпочтительно находится в диапазоне между 90% и 110% значения f0 частоты, вычисленного посредством умножения скорости V вращения рабочего колеса 16 на количество N лопаток 21 рабочего колеса 16.

В более конкретном плане, средство 25 рассеяния встроено в стенку 22 выпускной трубы 18. В демонстрируемом примере, средство 25 рассеяния является размещенным внутри главного участка 23 стенки 22, которая, для этой цели, является более толстой и определяет внутреннюю полость 26.

Как продемонстрировано на фиг.4, средство 25 рассеяния содержит слой 27 звукопоглощающего материала, выполненный с возможностью поглощения, за счет пористости, волн давления в упомянутой полосе частот в районе значения f0 частоты.

В более конкретном плане, слой 27 звукопоглощающего материала предпочтительно представляет собой волокнистый, например, стекловолокнистый, материал, или материал с открытыми порами, такой как меламиновый пеноматериал.

Слой 27 звукопоглощающего материала имеет плотность в зависимости от скорости V вращения и количества N лопаток 21 рабочего колеса 16, и объем в зависимости от интенсивности звука для фильтрации.

Слой 27 звукопоглощающего материала, предпочтительно, является помещенным в чехол 28, например, из ткани из полиарамида, воздухопроницаемый, но непроницаемый для воды.

Рассеяние звуковой волны, проходящей через слой 27 звукопоглощающего материала, осуществляется посредством преобразования звука в кинетическую энергию.

Средство 25 рассеяния также содержит перфорированную металлическую пластину 29, определяющую полость 26 внутри выпускной трубы 18 и выполненную с возможностью пропускания волн давления к слою 27 звукопоглощающего материала, с целью осуществления предварительного резонансного звукопоглощающего воздействия на волны давления.

Перфорированная металлическая пластина 29 также защищает слой 27 звукопоглощающего материала от скорости протекающего через нее воздуха.

Полость 26 с внешней стороны ограничивается посредством, предпочтительно, выполненного из стекловолокна жесткого удерживающего кожуха 30, который является прикрепленным к оставшейся части стенки 22 выпускной трубы 18, предпочтительно, выполненной из углеродного волокна.

Кожух 30 служит для защиты слоя 27 звукопоглощающего материала от физического контакта с прилегающими частями вертолета 1, а также для сохранения его формы и плотности при всех условиях эксплуатации.

Во время фактического использования, вращение рабочего колеса 16 относительно оси A производит воздушный поток через теплообменник 9 для охлаждения смазочного материала, протекающего от трансмиссии 5 по входной трубе 12; охлажденный смазочный материал затем подается обратно на трансмиссию 5 по выходной трубе 13.

Воздушный поток, произведенный посредством рабочего колеса 16, всасывается в участок 17 входного потока вентилятора 10, проходит по каналу выпускной трубы 18 и выбрасывается во внешнюю среду.

В то время как каждая лопатка 21 проходит над участком 19 выходного потока вентилятора 10, она производит изменение в давлении, что производит слышимый звук с частотой f0, равной скорости V вращения рабочего колеса 16, умноженной на количество N лопаток 21.

Ослабление высокочастотных составляющих давления, переносимых посредством воздушного потока (в среднем, постоянно от вентилятора 10), осуществляется сначала посредством резонанса полости, когда они проходят через отверстия в перфорированной металлической пластине 29, и, вслед за этим, посредством деформации слоя 27 звукопоглощающего материала.

Давление, с которым осуществляется выброс воздушного потока во внешнюю среду из выпускной трубы 18, таким образом, не содержит высокочастотных составляющих, генерирующих нежелательный шум в слышимом частотном диапазоне.

Преимущества вертолета 1 в соответствии с настоящим изобретением будут ясны из вышеуказанного описания изобретения.

В частности, посредством встраивания средства 25 рассеяния в стенку 22 выпускной трубы 18, поглощение волн давления, генерируемых в то время, как лопатки 21 рабочего колеса 16 проходят над участком 19 выходного потока корпуса 15 вентилятора 10, осуществляется частично, когда они проходят через отверстия в перфорированной металлической пластине 29, и частично посредством деформации слоя 27 звукопоглощающего материала. Это, таким образом, уменьшает изменение в давлении и интенсивность звука от системы 8 охлаждения.

Является понятным, что в отношении вертолета 1, как это описано и проиллюстрировано в настоящем документе, могут производиться изменения, не выходя, однако, за рамки объема, определенного в прилагаемой формуле изобретения.

1. Выполненный с возможностью висения летательный аппарат (1), содержащий:

- средство (6) приведения в движение;

- по меньшей мере, один винт (3);

- трансмиссионное средство (5) для передачи мощности от упомянутого средства (6) приведения в движение на упомянутый винт (3) и смазываемое с помощью смазочного материала;

- теплообменник (9), который принимает нагретый смазочный материал от упомянутого трансмиссионного средства (5) и подает охлажденный смазочный материал обратно на трансмиссионное средство (5); и

- вентилятор (10) для производства воздушного потока через упомянутый теплообменник (9) с целью охлаждения упомянутого смазочного материала, который содержит рабочее колесо (16) с лопатками (21), а также выпускную трубу (18) для выброса горячего воздуха, произведенного посредством охлаждения упомянутого смазочного материала;

причем по меньшей мере один участок (23) стенки (22) упомянутой выпускной трубы (18) содержит средство (25) рассеяния, выполненное с возможностью селективного поглощения волн давления в заданной полосе частот в зависимости от скорости (V) вращения упомянутого рабочего колеса (16) и от количества (N) лопаток (21) рабочего колеса (16).

2. Летательный аппарат по п.1, в котором упомянутая полоса частот находится в диапазоне между 90% и 110% значения (f0) частоты, вычисленного посредством умножения скорости (V) вращения рабочего колеса (16) на количество (N) лопаток (21) рабочего колеса (16).

3. Летательный аппарат по п.1, в котором упомянутое средство (25) рассеяния является встроенным в упомянутую стенку (22) упомянутой выпускной трубы (18).

4. Летательный аппарат по п.1, в котором упомянутое средство (25) рассеяния содержит слой (27) звукопоглощающего материала, выполненный с возможностью поглощения упомянутых волн давления за счет пористости и имеющий плотность в зависимости от скорости (V) вращения упомянутого рабочего колеса (16) и от количества (N) лопаток (21) рабочего колеса (16).

5. Летательный аппарат по п.4, в котором упомянутый слой (27) звукопоглощающего материала представляет собой волокнистый, в частности, стекловолокнистый, материал, или материал с открытыми порами, в частности, меламиновый пеноматериал.

6. Летательный аппарат по п.4, в котором упомянутый слой (27) звукопоглощающего материала является размещенным в полости (26) упомянутой стенки (22) упомянутой выпускной трубы (18), и в котором упомянутая полость (26) является ограниченной с внутренней стороны посредством перфорированной поверхности (29), выполненной с возможностью пропускания упомянутых волн давления к упомянутому слою (27) звукопоглощающего материала с целью осуществления предварительного резонансного звукопоглощающего воздействия на волны давления.

7. Летательный аппарат по п.6, в котором упомянутая полость (26) является с внешней стороны ограниченной посредством жесткого удерживающего кожуха (30).

8. Летательный аппарат по п.1, в котором упомянутое рабочее колесо (16) упомянутого вентилятора (10) приводится в действие посредством упомянутого трансмиссионного средства (5).



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к области летательных аппаратов. Крыло летательного аппарата содержит несущую поверхность и турбореактивный двигатель.
Изобретение относится к авиационной технике. Система подачи сжиженных азота, двуокиси углерода либо инертных газов к двигателям самолета или вертолета состоит из размещенных в корпусе самолета или вертолета емкостей со сжиженным азотом, двуокисью углерода либо инертным газом.

Летательный аппарат (10) с малой радиолокационной сигнатурой включает двигательную установку (18) для приведения в движение летательного аппарата (10), имеющего воздухозаборник (16) и сопловое отверстие (14), нишу (20, 24, 26), через которую предусмотрена возможность ввода других компонентов летательного аппарата (10) вовнутрь.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям вертолетов. Летательный аппарат (1) выполнен с возможностью висения, имеет средство (7) приведения в действие и, по меньшей мере, одну выхлопную трубу (8, 8'), соединенную с выпускным отверстием средства (7) приведения в действие, чтобы выпускать выхлопной газ, создаваемый посредством сгорания топлива, из летательного аппарата.

Изобретение относится к области авиации, в частности к гондолам турбореактивных двигателей. Внутренняя конструкция гондолы турбореактивного двигателя содержит активные и пассивные подвижные элементы.

Изобретение относится к области авиации, в частности к реверсорам тяги. Створчатый реверсор тяги содержит, по меньшей мере, один неподвижный конструктивный элемент с установленной на нем, по меньшей мере, одной створкой.

Изобретение относится к авиации, в частности к гондоле турбореактивного двигателя, имеющего переменное сечение сопла. Гондола содержит верхнюю по потоку неподвижную конструкцию, подвижный обтекатель и нижнее по потоку сопло с переменным сечением.

Изобретение относится к области авиации, более конкретно, к заднему узлу гондолы турбореактивного двигателя. .

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям вертолетов сосной схемы. Узел крепления, привода и управления лопастями соосного вертолета содержит главный редуктор, несущие винты, автоматы перекоса и устройства управления автоматами перекоса.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям приводов соосных винтов летательных аппаратов. Устройство для привода соосных винтов винтокрылого летательного аппарата состоит из силовых цилиндров (1), поршни (2) которых через штоки (3) свободно упираются в качающиеся конические зубчатые колеса (4) с числом зубьев «n».

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям редукторов вертолетов и конвертопланов. Планетарный механизм для летательного аппарата (1), выполненного с возможностью висения, имеет солнечную шестерню (7), вращающуюся вокруг первой оси (A), неподвижную коронную шестерню (9), расположенную соосно с первой осью (A) и радиально снаружи относительно солнечной шестерни (7).

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям трансмиссий рулевых винтов вертолетов. Редуктор рулевого винта вертолета включает в себя корпус, выходной вал для соединения с рулевым винтом, установленный с возможностью вращения в корпусе и имеющий открытый конец в нем, входной элемент, установленный с возможностью вращения в корпусе, зубчатую передачу, обеспечивающую соединение, передающее мощность между входным элементом и выходным валом.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям силовых установок летательных аппаратов. Летательный аппарат (1) оснащен вращающейся несущей поверхностью (2) и газотурбинными двигателями (11, 12, 13) для приведения в движение упомянутой вращающейся несущей поверхности (2).

Изобретение относится к невращающемуся универсальному шарниру, предназначенному для соединения корпусов двигателя и редуктора вертолета. Невращающийся универсальный шарнир (10) для привода вертолета имеет крестовину, определяемую кольцом (30), которое имеет четыре соединительные части (31), разнесенные на 90° друг от друга, и взаимодействующие с соответствующими вильчатыми элементами (15), образующими концы соответствующих консолей (14) двух соединительных элементов (11, 12), которые при использовании зафиксированы относительно корпуса (6) двигателя (2) и корпуса (7) редуктора (3).

Изобретение относится к области авиастроения, в частности к конструкциям трансмиссий вертолетов. Трансмиссия вертолета, содержит двигатель, посредством муфты своим валом соединенный с ведущим валом редуктора, кинематически связанным с валом несущего винта вертолета, со ступицей винта, несущей шарнирно связанные с ней лопасти с комлями, снабженными поводками для связи с автоматом перекоса.

Изобретение относится к области авиации, в частности к системам автоматического управления летательными аппаратами. Способ помощи пилоту однодвигательного винтокрылого летательного аппарата (1) на этапе полета в режиме авторотации включает мониторинг работы во время полета теплового двигателя (13), чтобы определить его отказ, в частности, через падение мощности на указанном несущем винте (2), и затем, когда определен отказ указанного теплового двигателя (13), управляют электрической машиной (12) на подачу вспомогательной мощности We на указанный несущий винт (2), чтобы помочь, таким образом, пилоту указанного летательного аппарата (1) управлять указанным летательным аппаратом (1) на этапе полета в режиме авторотации вследствие указанного отказа.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям трансмиссий легких вертолетов соосной схемы. Редуктор вертолета соосной схемы содержит корпус, с установленными вертикально и коаксиально внутри него, с возможностью вращательного движения, пустотелые валы.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям трансмиссий вертолетов. Редуктор вертолета содержит корпус, в котором размещены конические зубчатые колеса, связанные с валами несущих винтов вертолета, коническая шестерня, образующая зацепления с вышеуказанными коническими зубчатыми колесами валов винтов и связанная с валом, установленным на конических подшипниках качения и с размещенным на этом валу зубчатым колесом.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям беспилотных аппаратов. Беспилотный вертолет содержит двигатель, соединенный трансмиссией с редуктором несущего винта, расположенные в самонесущем корпусе с носовой частью, часть корпуса которого выполнена в виде топливного бака. Двигатель отделен от редуктора противопожарной перегородкой с кольцевой щелью. Часть трансмиссии между двигателем и редуктором несущего винта выполнена в виде управляемой муфты сцепления и компенсационной муфты. На фланцах муфты сцепления напротив кольцевой щели со стороны двигателя установлен вентилятор, а на фланцах компенсационной муфты со стороны редуктора установлен тормоз несущего винта. В носовой части корпуса выполнен передний куполообразный отсек с закрываемой полостью полезной нагрузки. В носовой части корпуса снаружи переднего отсека напротив основных тепловыделяющих частей двигателя выполнены отверстия воздухозаборников, а в самом корпусе за тепловыделяющими частями двигателя и редуктора выполнены выпускные щели. Достигается уменьшение веса и размеров вертолета. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям систем смазки трансмиссий. Выполненный с возможностью висения летательный аппарат имеет средство приведения в движение, по меньшей мере один винт, трансмиссионное средство для передачи мощности от средства приведения в движение на винт и смазываемое с помощью смазочного материала, теплообменник, принимающий нагретый смазочный материал от трансмиссионного средства и подающий охлажденный смазочный материал на трансмиссионное средство, и вентилятор для производства воздушного потока через теплообменник с целью охлаждения смазочного материала. Вентилятор имеет рабочее колесо с лопатками, а также выпускную трубу для выброса горячего воздуха, произведенного посредством охлаждения смазочного материала. По меньшей мере один участок стенки выпускной трубы имеет средство рассеяния, выполненное с возможностью селективного поглощения волн давления в заданной полосе частот в зависимости от скорости вращения рабочего колеса и от количества лопаток рабочего колеса. Достигается возможность снижения шума вентилятора. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх