Гидравлическая трансмиссия несущего и рулевого винтов вертолёта
Владельцы патента RU 2762119:
Акционерное общество "Национальный центр вертолетостроения им. М.Л. Миля и Н.И. Камова" (АО "НЦВ Миль и Камов") (RU)
Изобретение относится к авиационной технике, в частности к конструкциям систем привода винтов винтокрылых летательных аппаратов. Гидравлическая трансмиссия несущего и рулевого винтов вертолета содержит гидронасосы, блок гидромоторов привода вала несущего винта (1), гидронасос привода хвостового винта и вспомогательных систем, установленный на блоке гидромоторов (1). Блок гидромоторов (1) содержит первый корпус (1.1) и второй корпус (1.5), роторы (1.2), распределительную шайбу (1.3) или переборку (1.3а), муфты (1.4), крышку (1.6), первые шестерни синхронизации (1.7) и вторые шестерни синхронизации (1.8), ролики (1.11). Гидронасос привода хвостового винта и вспомогательных систем (2) включает ротор (2.9), корпус (2.10), ролики (2.14), переборку (12), вал несущего винта (13). Количество гидронасосов и гидравлических приводов равно количеству двигателей, а вал несущего винта сообщается с гидромоторами через муфты. Обеспечивается повышение надежности и ресурса нагруженных узлов системы привода, увеличение удельной передаваемой мощности, а также повышение устойчивости к возникновению вибраций и нежелательных автоколебаний вертолета. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.
Настоящее изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано при разработке или модернизации систем привода для винтокрылых аппаратов.
Известна конструкция привода несущего и рулевого винтов (трансмиссии), в которой передача мощности от двигателя на несущий и хвостовой винты и вспомогательные механизмы осуществляется посредством механической передачи вертолета Ми-8 svvaul.ru/nashi-resursy/knigi-onlajn/konstruktsiya/planer/613-transmissiya-vertoleta-mi-8t.
В известном устройстве передача мощности и изменение частоты вращения валов достигается за счет использования системы валов, цилиндрических и конических зубчатых передач, имеющих определенное передаточное отношение.
Данное техническое решение позволяет обеспечить максимальную удельную передаваемую мощность (передаваемую килограммом массы трансмиссии) при высоком КПД.
Недостатком данной конструкции является наличие высоких контактных нагрузок в зубчатых зацеплениях, а также возникновение при работе трансмиссии вибрационных нагрузок, оказывающих негативное воздействие на системы вертолета, его экипаж и пассажиров, необходимость введения в конструкцию фюзеляжа системы опор и компенсаторов деформаций, погрешности изготовления как самого вала так и фюзеляжа (так называемой валовой линии), что приводит к усложнению и утяжелению его конструкции и накладывает ограничения на взаимную компоновку вспомогательных агрегатов вертолета относительно друг друга и самой трансмиссии. Кроме того, в случае отказа механической трансмиссии в полете наступление катастрофических последствий становится практически неминуемым, даже если все двигатели вертолета при этом исправны.
Необходимо также отметить, что резерв конструкции механических трансмиссий вертолетов в целом и у Ми-8 в частности в плане повышения удельной передаваемой мощности при сохранении межремонтного ресурса без использования новых материалов можно считать практически исчерпанным.
Известна конструкция гидравлического привода на основе гидромашин, патент №2109141. В известном устройстве передача энергии осуществляется за счет подачи гидравлической жидкости от насоса к гидромотору. Данное техническое решение позволяет обеспечить сравнительно высокую удельную передаваемую мощность при приемлемом КПД, при этом гидромашина не испытывает при работе сосредоточенных нагрузок, имеет безимпульсный принцип работы.
Целью настоящего изобретения является устранение отмеченных недостатков известных конструкций и создание надежной трансмиссии вертолета классической схемы с оптимальным распределением действующих нагрузок между элементами конструкции и внедрением элементов резервирования.
Технический результат заключается в повышении надежности, живучести и ресурса нагруженных узлов системы привода, уменьшении возникающих вибраций, массогабаритных характеристик трансмиссии, внедрении элементов резервирования в конструкцию трансмиссии.
Указанный технический результат достигается тем, что трансмиссия выполнена гидравлической и содержит гидронасосы 3 (конструкция гидронасосов может быть любой), блок гидромоторов привода вала несущего винта 1 гидронасоса привода хвостового винта 2 гидромотораи вспомогательных систем (может быть выполнен в едином модуле с гидронасосами), гидромоторы хвостового винта 4 и вспомогательных механизмов 5 (конструкция гидромоторов может быть любой, на схемах не показаны, гидромотор привода вспомогательных систем (на схемах не показан) может работать на общую коробку приводов или может быть выполнен индивидуальный привод для каждой системы). При этом количество гидронасосов и гидромоторов несущего винта равно количеству двигателей вертолета (на фиг. 1 показан двухдвигательный вариант), а гидронасос хвостового винта и вспомогательных систем размещен на блоке гидромоторов привода вала со стороны несущего винта (возможно иное размещение, сообразно общей компоновке вертолета). Гидромоторы привода вала несущего винта и гидронасос привода хвостового винта и вспомогательных систем выполнены по ролико-лопастной схеме, аналогичной патенту №2109141 (фиг. 3), однако при этом количество пар роликов и, следовательно, рабочих секций и других сопряженных элементов может быть любым (на фиг. 3 показано 3 пары роликов). Гидромоторы привода вала несущего винта и гидронасос хвостового винта и вспомогательных систем выполнены единым блоком. При этом гидромоторы работают на вал несущего винта, с которым соединены через муфты свободного хода 1.4 (конструкция муфт может быть любой), а гидронасос неподвижно соединен с валом несущего винта. Гидромоторы и гидронасос, хотя и расположены в одном блоке, гидравлически между собой не сообщаются за счет распределительной шайбы 1.3 (полости распределительной шайбы могут иметь любую конфигурацию, сообразно взаимной компоновке гидромоторов и приводных гидронасосов) и переборки 1.12 (фиг. 2). Возможна подача рабочей жидкости непосредственно в гидромоторы; в этом случае на место распределительной шайбы вводится переборка 1.3, конструктивно подобная переборке 12. Таким образом, гидравлический привод представляет собой совокупность раздельных гидравлических трансмиссий (пар «насос гидромотор»), объединенную валом несущего винта и трубопроводами. Подшипники вала несущего винта расположены таким образом, что передаваемая ими на корпусные элементы агрегатов нагрузка идет в обход рабочих зон гидромоторов и гидронасоса. Возможно «разнесение» функций вала несущего винта (поз. 13 на фиг. 5) и соединительного вала (поз. 13а на фиг. 5) блока гидромоторов и гидронасоса (фиг. 5), то есть соединительный вал передает только крутящий момент, а от прочих нагрузок блок гидромоторов и гидронасоса полностью защищен. Передача крутящего момента между валами может осуществляться любым способом. Для устранения деформаций, вызванных рабочим давлением, гидромоторы и гидронасосы могут иметь компенсирующие устройства той или иной конструкции. Данное решение позволяет, в случае выхода из строя одного из гидромоторов или гидронасосов, разгерметизации соединяющих их магистралей, вплоть до их разрушения, продолжить полет или совершить аварийную посадку (в зависимости от располагаемой мощности), а, в случае выхода из строя всех цепей привода вала несущего винта, сохранить подачу мощности на хвостовой винт и вспомогательные системы для совершения управляемой посадки в режиме авторотации. Кроме того, за счет отсутствия в конструкции соединительных трубопроводов подвижных элементов, возможно упрощение их крепления в фюзеляже вертолета, в частности, его хвостовой балки, или интеграция трубопроводов в силовой набор фюзеляжа, что приведет к снижению общей массы вертолета.
На фиг. 1 показана принципиальная схема гидравлического привода;
На фиг. 2 показана принципиальная схема блока гидромоторов привода вала несущего винта и гидронасоса привода хвостового винта вспомогательных систем.
На фиг. 3 показан поперечный разрез рабочей зоны секции главного гидромотора (по линии А-А);
На фиг. 4 показано устройство распределительной шайбы 3 (Б-Б);
На фиг. 5 показана принципиальная схема блока гидромоторов привода вала несущего винта и гидронасоса привода хвостового винта и вспомогательных систем, не являющаяся несущей.
На фиг. 6 показана принципиальная показана принципиальная схема блока гидромоторов привода вала несущего винта и гидронасоса привода хвостового винта и вспомогательных систем с подачей рабочей жидкости непосредственно в гидромоторы.
Указанный технический результат достигается тем, что трансмиссия выполнена гидравлической и включает в себя гидронасосы (могут быть любой конструкции) по числу приводных двигателей (на фиг. 1 представлен вариант с двумя двигателями и двумя гидронасосами), блок гидромоторов привода вала несущего винта, образованного следующими элементами корпусы 1.1, и 1.5, роторы 1.2 (на фиг. 2 представлены одинаковыми, но могут быть в различном исполнении), распределительную шайбу 1.3, муфты 1.4, крышку 1.6, шестерни синхронизации 1.7 и 1.8 (на фиг. 2 представлены одинаковыми, но могут быть в различном исполнении), роликами 1.11, а также гидронасос привода хвостового винта и вспомогательных систем 2, образованный ротором 2.9, корпусом 2.10, роликами 2.14, вал 13.
1. Гидравлическая трансмиссия несущего и рулевого винтов вертолета, содержащая гидронасосы, блок гидромоторов привода вала несущего винта (1), содержащий первый корпус (1.1) и второй корпус (1.5), роторы (1.2), распределительную шайбу (1.3) или переборку (1.3а), муфты (1.4), крышку (1.6), первые шестерни синхронизации (1.7) и вторые шестерни синхронизации (1.8), ролики (1.11), гидронасос привода хвостового винта и вспомогательных систем (2), содержащий ротор (2.9), корпус (2.10), ролики (2.14), переборку (12), вал несущего винта (13), отличающаяся тем, что вал несущего винта связан с независимыми гидравлическими приводами, гидронасос привода хвостового винта и вспомогательных систем установлен на блоке гидромоторов привода несущего винта и соединен с валом несущего винта, при этом количество гидронасосов и гидравлических приводов равно количеству двигателей, а вал несущего винта сообщается с гидромоторами через муфты.
2. Гидравлическая трансмиссия по п. 1, отличающаяся тем, что в конструкцию введен соединительный вал (13а).
3. Гидравлическая трансмиссия по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что при выполнении блока с переборкой (1.3а) в первом корпусе (1.1) и втором корпусе (1.5) выполнены соответствующие отверстия для рабочей жидкости.
