ITMI962344A1

ITMI962344A1 - Comando delle pale rotoriche specialmente per un elicottero

Info

Publication number: ITMI962344A1
Application number: IT96MI002344A
Authority: IT
Inventors: Stefan Schulze
Original assignee: Eurocopter Deutschland
Priority date: 1995-12-15
Filing date: 1996-11-12
Publication date: 1998-05-12
Also published as: DE19546929A1; GB2308112A; GB2308112B; FR2742414A1; IT1287095B1; ITMI962344A0; DE19546929C2; GB9624317D0; FR2742414B1

Description

- DESCRIZIONE

L'invenzione, si riferisce- ad un comando della pale, rotoriche, specialmente per un elicottero, per la regolazione dell'angolo di pala mono ciclica e biciclica, conformemente -alla definizione introduttiva della rivendicazione 1·

E'noto.il fatto che- per effetto di un comando dell 'angolo di pala con più .alto .contenuto di armoniche è possibile ridurre -decisamente la-necessaria potenza del rotore, di un elicottero, con. elevati gradi di avanzamento, e migliorare considerevolmente la rumorosità e il .comportamento .vibratorio del rotore, soprattutto, nella fase di avvicinamento, -laddove 1 1influenza,, massima sotto questo punta di vista, -del·. riva dalla seconda armonica, ossia dal comando bicielico dell'angolo di pala (2/rev), che è particolarmente adatto per una efficacia riduzione dell'angolo di pala, variato monociclicamente nelle aree di elevate perdite. Mentre i comandi individuali del le pale rotoriche, in cui per ogni singola pala rotorica è necessario un attuatore per lo più idraulico, rotante il rotore ed attivato moltiplicemente per ogni giro del rotore, per.produrre il movimento di comando multicielico richiedono un grandissimo -dispendio costruttivo. e energetico, per i comandi delle pale cotoriche del genere menzionato all'inizio, noti dall' US-PS 3_1.44 9p8 e che contengono due dichi oscillant:. Regolabili indipendentemente fra di loro e.coppie di Reve di comando, che agiscono fra.le parti rotanti lei dischi oscillanti e sono accoppiate con regolazione dell àngolo di pala con le singole pale retoriche, rispettivamente tramite aste di comando, .raccordate il punto di aeticolazione in comune delle .coppie di . leve di comando, in modalità puramente,cinematica di articolazione si produce un movimento di comando di più alto .contenuto di armoniche, formato in maniera variabile da componenti di movimento monocicliche,. _ cosicché si.eliminao attuatori idraulici rotanti, operanti ad alta frequenza , e viene sostanzialmente. ridotto il dispendio costruttivo ed energetico . Tuttavia tali comandi delle pale rotoriche presentano 1 'inconveniente consistente nel fatto che la curva di comando risultante presenta forti distorsioni rispet to alla seconda armonica superiore e i movimenti di comando biciclici ottenibili sono troppo modesti per un efficace miglioramento della potenza del rotore.

L'invenzione si pone il compito di e'seguire un comando delle pale rotoriche del genere menzionato all’inizio, che in maniera costruttivamente semplice è possihile produrre un movimento di com , ando ampia -mente non distorto rispetto alla pure forma sinusoidale, con elevato contenuto di armoniche, ^ da componenti di movimento monocicliche e bicicliche I, variabili entro ampi limiti,

Secondo l'invenzione questo problema I viene risolto mediante il comando delle pale rotoriche caratterizzato nella rivendicazione 1,

Secondo l'invenzione in seguito alla particolare conformazione del meccanismo di comando con una leva angolare al posto di un.braccio di guida lineare e con la presa del movimento di regolazione dell'angolo di pala in corrispondenza delle estremità della leva angolare, la cinematica del comando delle pale rotoriche viene modificata,in modo che relativamente alle componenti di movimento bicicliche si ottiene una grande ampiezza di banda di ampiezza e una forma sinusoidale 2/rev quasi non distorta, senza eh per questo si rendano necessari attuatori idraulici^ costruttivalente ed energeticamente costosi, azionati con la frequenza di lavoro biciclica. Con il comando delle pale rotoriche secondo l'invenzione pertanto in maniera semplice e con risparmio energetico è possibile ottenere un deciso miglioramento della P tenza del rotore.

Nell'ulteriore esecuzione vantaggiosa dell'invenzione.la distanza assiale reciproca dei di schi oscillanti conformemente.alla rivendicazione 2 è sostanzialmente inferiore, e precisamente conforme mente alla rivendicazione 3 è di circa cinque volte inferiore al raggio del disco oscilla.nte monociclico, per cui le variazioni di ampiezza delle componenti di movimento bicicliche, ottenibili all'uscita del comando delle pale rotoriche lato-asta di comando, vengono ulteriormente ingrandite e si rende possibile un miglioramento di potenza del rotore ancpra più deciso.

Conformemente alla rivendicazione 4 la leva di comando articolata al disco oscillante bi ciclico ed il braccio della leva .angolare, lato-asta di comando, nella posizione dei due dischi oscillanti, non ribaltata rispetto all'asse solidale alla casssa opportunamente si estendono in sostanza parellelamente fra di loro e rispettivamente in un piano perpendicolare all'asse solidale alla cassa. Ciò presenta il vantaggio consistente nel fatto che con il comando delle pale rotoriche secondo l'invenzione è possibili ottenere anche una oscillazione fondamentale puramen·-te monociclica senza componenti di movimento cicliche.

-Preferibilmente l ' angolo al verticedella leva angolare conformemente alla rivendlcazio ne 5 viene dimensionato di preferenza leggermente, precisamente in ragione di 5-10°, inferiore a 90°. ! In tal modo sono possibili movimenti di comando bicielici .ancora maggiori. Gli scostamenti da ciò risul-· tanti dall 'e cillazione-sinusoidale pura sono estreinamente modesti e pertanto senza influenza

I sulla curva di comando,.

Nell'ulteriore esecuzione vantaggiosi dell 'invenzione—Conformemente alla rivendicazione 6 iL comando dell'angolo di pala multiciclico viene com— binato con.un comando dell'angolo di -paia collettivo in modo tale che la disposizione a dischi oscillanti doppi è impostabile, scorrevole in altezza, aggiuntivamente per quanto,riguarda l'asse solidale alla cadsa,

In modo preferibilmente preferito il dispositivo di impostazione per impostare la posizione di ribaltamento del disco oscillante biciclico rispetto al disco oscillante monociclico, conformemente alla rivendicazione 7 è previsto fra le parti non reitanti dei due dischi oscillanti· Le.componenti di mo-, vimento monocicliche e bicicliche pertanto relativamente alla allocazione di fase o alla ampiezza posso no essere impostate rispettivamente indipendentemente fra di loro mediante distinti comandi. Ιn questo ca so conformemente alla rivendicazione -8 è consigliabi le prevedere -almeno tre organi-di impostazione, che agiscono, fra i dischi -oscillanti e con i quali pos -si.bila variare -anche la distanza assiale fra disco osci llante biciclico e disco esciliante-monociclico, per cui il campo di applicazione del comando delle pai e rotoriche,viene ampliato a casi, nei-quali aggiuntivamente ad. un movimento.di.comando- puramente sinusoidale,. ad alto contenuto,di .armoniche, si richiedi un. movimento di comando che .si. scosta selettivamente da .questo.,.

Conformemente, alla rivendicazione 9-.infine per l impostazione individuale della posizione di ribaltamento del disco,oscillante monociclico e del_disco oscillante biciclico si utilizzano come organi di impostazione preferibilmente attuatori idraulici amplificatori di forz.a.e preferibilmente,azionati_da comando,

Loinvenzione viene ora illustrata dettagliatamente in base ad un esempio di realizzazione in combinazione con i disegni,

In particolare in rappresentazione schematica :

la figura 1 mostra la struttura fonda entale,di un comando.delle pale rotoriche meccanico,, di.elevato .contenuto,di armoniche, nella posizione di ribaltamente nulla di.entrambi i dischi oscillanti, la- figura 2 mostra la rappresentazione corrispondente alla figura 1 coati disco oscillan te monociclico e con quellobiciclico , in differenti iposizioni di ribaltamento,

la figura 3-mostra un diagramma per rappresentare il movimento di comando monociclico a, il_ movimento di comando biciclico.b ed il movimento di comando c ad elevato contenuto di armoniche, da ciò risultante mediante_combinazione.lineare,.e

la.figura 4 mostra,una vista prospettica più dettagliata del comando .delle pale,.retoriche. con dischi oscillanti differentempente ribaltati ri-Spetto all'asse solidale alla cassa.

Il comando delle pale,rotoriche mostra-. to_ nelle figure contiene una disposizione.2 a dischi^. oscillanti digpi con un disco oscillante inferiore monociclico 4 ed un disco oscillante superiore biciclico-6 nonché una coppia 8 di leve di comando per ongi pala rotorica, che agisce a guisa di un triangolo articolato fra i dischi oscillanti 4, 6 e è_formata da una leva angolare 10 a 90°, supportata girevole nel vertice sul disco oscillante monociclico 4, e.da una leva di comando.14 che è raccordata ad articolazio ne in primo luogo,al disco oscillante biciclico-6 e in secondo luogo ad un braccio 12 -della leva angolare L' stremità libera.30 dell'altro braccio16 della leva _ang.ol.are_tramite un’asta di comando 18, estendentesi in sostanza parallelamente rispetto all'asse-A, è accoppiata regolando l ’angolo di pala con la relati va pala retorica (non—mostrata).

i due dischi oscillanti -4 e 6 sono disposti scorrevoli in altezza coassialmente fra di loro- su-un.asse in comune A -conformemente allafigu ra 4 l'asse di rotazione del rotore e ribaltatili individualmente in grandezza e direziono rispettivamente tramite-una guida cardanica-o -ad-articola zione dl .sfere 20. rispettivamente 20.2.Del restoogni disco oscillante 4S 6 in maniera-usuale è formato da-una parte non rotante4-A rispettivamente 6A e da una.parte,di disco,oscillante 4B rispettivamente 6Br che_insieme alle coppie di leve-di-comando & ruota con uguaglianza di rotazione con il rotore attorno -all'asse A. Il sincronismo delle parti 4B e bB di-di sco osciliante con .il rotore viene.provocato, come mostrato in figura.4 , mediante organi di trascinarne to 24 accoppiati con l'albero rotorico -22,

Per impostare l'angolo di ribaltamen_to e la direzione di ribaltamento nonché La posizio ne in altezza del disco oscillante monociclico 4 ri spetto all 'asse A_solidale alla cassa, sono previsti tre organi di importazione agenti rispettivamente fra disco oscillante 4 ed un punto di sostegno soli dale alla cassa, nella forma di attuatori idraulici 26 azionati da comando (solo due dei quali sono visibili nella figura). Indipendentemente da ciò l'an golo di ribaltamento e la direzione di ribaltamento _ nonché eventualmente anche la distanza assiale del disco oscillante biciclico 6 rispetto al disco oscillante monociclico 4, sono impostabili con l'ausilio di due rispettivamente tre attuatori idraulici 28_algenti fra i due dischi oscillanti.

La distanza fra i dischi oscillantiin direzione dell’asse A è circa cinque volte inferiore al raggio del disco oscillante monociclico 6, Le lunghezze del braccio di leva 12 e della leva di comando 14 sono scelte in modo che il braccio di le-· va 12 rimane orientato parallelamente all’asse A, quando entrambi i dischi oscillanti 4 e 6 vengono ribaltati insieme e paralielamente fra di loro attorno al loro rispettivo punto di articolazione 201,_rispet tivamente 20.2, ossia la leva di comando 14 presenta lunghezza pari alla differenza di raggio dei dischi oscillanti A, 6 e la -lunghezza del traccio 12 della leva angolare, corrisponde alla distanza fra idischi Il .rapporto,fra le .lunghezze dei bracci di leva-14 e 12, da cui viene concomitantemente influenzata l 'ampiezza delle componenti. di movimento bicicliche in direzione. dell'asta di comando-rotante 18, è di

uno nell'esempio di realizzazione,mostrato,

Fintanto, che i due dischi oscillanti 4 e 6 rimangono orientati,parai 1P.1amente fra di loro la disposizione 2 di_diechi_doppi in.-Ogni posizione di ribaltamento e di altezza agisce come sin convenzio inale comando a dischi oscillaneti con un movimento di {comando monociclico dolio aste di.comando,rotanti 1-8 sulla estremità libera 30 del braccio di leva., laddol ve il braccio 16 della Leva angolare rimane orientai 3-in sostanza perpendicolarmente all'asse A. l andamen to del movimento di comando monocid io^ la cui aliocazione di fase ed ampiezza vengono definitemceglie:vdo adeguatamente l'angolo di ribaltamento e la-direzione di ribaltamento del disco oscillante 4, è rappresentato in figura 1 con linee tratteggiate (curva a)

Se tuttavia il disco oscillante bici— clico 6 viene ribaltato rispetto al disco oscillante monociclico 4 (figura 2), allora la coppia 8 di levedi comando viene ad agire in modo tale che la leva-di comando 14 con la rotazione attorno,all'asse. A soli dale alla cassa esegue un movimento di orientamento. rispetto al disco oseiliante biciclico 6,In-modo. tale che essa in corrispondenza del punto alto,del di sco oscillante 6 è orientata massimamente verso il. basso (parte destra della figura 2) in corrispondeni za del punto basso del disco oscillante 6ribaltatain misura estrema verso l'alto rispetto a questo (par. te_sinistra della,figura 2)· Conseguentemente la le·· va angolare 1 mediante la leva di comando.14 viene aggiunti vamente orientata verso l'interno rispetto al disco oscillante monocicilico 4 e precisamente in corrispondenza del punto alto del disco oscillante biciclico 6 circa^ nella stessa misura di quanto av.. viene in corrispondenza del punto basso. Ciò porta ad un movimento di comando biciclico della estremiti di leva libera 30 la cui ampiezza,ed allocazione di. fase dipendono dallo scelto angolo di ribaltamento e scelta posizione di ribaltamento del disco_ oscillante biciclico rispetto a quello monociclioo.

Questo movimento di comando biciclico il cui andamento è rappresentato in figura .3 con.linee a tratto e punto (figura b) si sovrappone alla_ oscillazione fondamentale monociclica a e dalla com-_ binazione lineare^ di entrambe le componenti di oscil a e h risulta il.movimento di cornandole, di elevato contenuto di, armoniche, di -secondo grado che tramite l'asta di comando.18.viene trasmesso al la corrispondente pala rotoric . L'impostazione della curva, di comando di elevato contenuto -di armoniche avviene con comando tramite .computer tramite un carni po di caratteristiche, in cui^sono memorizzate le , ampiezze ed allocazioni di fase ottimali corrispondenti alla rispettiva situazione divolo, Come grandezze di entrata a tale jstepo sono necessarie.La posizioni della cloche di comando nonchò informaz-inm' relativi;. all1 assetto e alla velocità di volo» fta ciò vengono^ calcolate le relative corse di impostazione degli at-. tuatori idraulici , Per consentire una esatta regola* zione degli attuatori questi sono dotati di rilevateri di corsa·

_ Il movimento di orientamento biciclico della leva angolare 10 rispetto al disco oscillante 4 può essere aumentato per il fatto che l'angolo _al vertice della leva angolare 10 viene,scelto in ragione di circa 5-10° inferiore a 90° e la leva di co- i mando 14 viene allungata corrispondentemente a ciò, come mostrato in figura 1 con linee

Da clò risulta in verità uno scostamento della campo nente della curea di comando,monociclica .dalia pura forma sinusoidale, e tuttavia questo scostamento è così modesto che la sua -influenza è appena sensibile Come già menzionato i_due dischi oscillanti 4 e 6 possono essere disposti scorrevoli in al tezza anche indipendentemente fra di loro sull'asse A rispettivamente sull'albero rotorico 22 conformemente alla figura 4 e possono assere accoppiati fra di loro mediante più di due cilindri di impostazione 28t cosicché il disco oscillante biciclico 6 non impostabile in maniera variabile solo relativamente all' angolo di ribaltamento e alla direzione di ribaltamento, ma anche relativamente alla sua distanza assiale rispetto al disco oscillante monociclico 4· Ciò offre la possibilità di deformare l'andamento della curva di comando. rilevata sull'estremità libera 30 del braccio angolare, a seconda della distanza fra i dischi, impostata tramite i cilindri di impostazione 28, selettivamente rispetto all'andamento oscillatorjio £ puramente sinusoidale mostrato in figura 3

Claims

RIVENDICAZIONI 1, Comando delle pale rotoriche, spe· cialmente per un elicottero, per la regolazione mono ciclica e biciclica dell*angolo di pala, formato da una disposizione _do_ppia di dischi oscillanti con.un disco oscillante monociclico ed un disco oscillante biciclico, impostabile indipendentemente da questo.,, a ribaltamento, rispetto ad unaasse solidale _alla cas—. sa, e con almeno una coppia di leve di comando, che a guisa di un triangolo articolato sono accoppiate ari _ articolazione in primo luogo fra di loro e in secondo luogo con i_dischi oscillanti, con una,.associata asta di comando, che trasmette al rotore, il.movimento delle leve di comando relativamente all'asse solidal alla cassa, con la rotazione della disposizione di dischi oscillanti, regolando l 'angolo di terjzzato dal fatto che la leva di comando della cnp-_ pia (10, 14) di. leve di comando, accoppiata .con il disco oscillante monociclico (4)j nella forma di leva angolare (10 ), supportata girevole nel vertice sul disco oscillante monociclico (4), è eseguita con un an golo al vertice di sostanzialmente 90 e l'asta di_co mando (l8) dal lato della coppia di leve di comando è raccordata ad articolazione al braccio di leva li ^cro (l6) della leva angolare· 2. Comando delle pale rotoriche secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che la distanza assiale fra i dischi oscillanti (4 6).è sostanzialmente inferiore al raggio del disco oscillante .monociclico (4)· 3, Comando delle pale rotoriche secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la distanza assiale fra i dischi oscillanti J4» 6) è di circa cinque volte inferiore al raggio del t'isco oscillante monociclico (4)· 4« Comando delle pale rotoriche secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che leve di comando (14_) articola te al disco oscillante biciclico (6), e il braccio di leva (16) della leva angolare (10) lato-asta di comando, nella posizione dei due dischi oscillanti (4 6) non ribaltata rispetto all’asse (A) solidale alla cassa, si estendono in sostanza parallelamente fra di loro e rispettivamente in un piano perpendicalore all'asse solidale alla cassa· 5· Comando delle pale rotoriche secofido una delle rivendicazioni precedenti, caratterizza to dal fatto che l'angolo al vertice della leva ngolare (io) è leggermente inferiore, e precisamente in ragione di circa 5—10°, a 90°. 6* Comando delle pale -rotoriche secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la disposizione (2) a.doppiodisco. .oscillante rispetto alla regolazione collettiva dell'angolo di pala è impostabile aggiuntivamente scorrevole in altezza rispetto all'asse (A.) solidale alla cassa I 7, Comando delle .pale retoriche seconido.una.delle rivendicazioni precèdenti, caratterizza to dal fatto che l'impostazione della posizione di ribaltamento del disco oscillante biciclico -(6) rispet to al disco oscillante monociclico (4) è .previsto un dispositivo di impostazione (organi_di impostazione 28) agente fra le parti on rotanti (4A, 6A) dei due dischi oscillanti, 8. Comando delle pale rotoriche secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che il dispositivo di impostazione contiene almeno tre organi di impostazione (28), che agiscono fra i dischi oscillanti (4,6) e con i quali è possibile impostare variabile aggiuntivamente la distanza assiale del disco oscillante biciclico (6) rispetto al disco oscillante monociclico (4), 9. Comando delle pale rotoriche secondo la rivendicazione 7 oppure 8, caratterizzato dal fatto che gli organi di impostazione.(28).sono eseguiti nella forma di attuatori idraulici amplificatori di forza.