KR820000274B1 - Helicopter rotor and transmission mounting and vibration isolation system - Google Patents

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KR820000274B1
KR820000274B1 KR7703018A KR770003018A KR820000274B1 KR 820000274 B1 KR820000274 B1 KR 820000274B1 KR 7703018 A KR7703018 A KR 7703018A KR 770003018 A KR770003018 A KR 770003018A KR 820000274 B1 KR820000274 B1 KR 820000274B1
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KR
South Korea
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pitch
mounting member
roll
axis
transmission
Prior art date
Application number
KR7703018A
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Korean (ko)
Inventor
제프리 캐니그스버어그 어윈
브루스 이스트만 래리
Original Assignee
리챠드 엔. 제임스
유나이티드 테크놀로지스 코오포레이숀
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00Rotorcraft; Rotors peculiar thereto

Abstract

The rotor(16) & the transmission(14) of a helicopter are mounted on the fuselage(12) by a vibration isolating assembly. The assembly includes a number of elastomeric counts(20,22) each of which incorporates alternate layers of elastomer and metal laminates. The mounts are subject to compression & are located about the axis of the rotor. Four mounts are used, the axes of the forward two intersecting on the roll axis, & the axes of the rearward two also intersecting on the roll axis but further back.

Description

헬리콥터 회전익 전동장치의 지지 및 진동 차단 시스템Helicopter rotorcraft power support and vibration isolation system

제 1 도는 헬리콥터의 기체로 부터 헬리콥터 전동장치 및 회전익을 지지하는 본 발명의 서스펜숀 및 진동차단 시스템의 사시도.1 is a perspective view of the suspension and vibration blocking system of the present invention for supporting a helicopter powertrain and a rotorcraft from the body of the helicopter.

제 2 도는 그 서스펜숀 시스템의 배치 형태를 예시하는 헬리콥터의 도식적인 평면도.2 is a schematic plan view of a helicopter illustrating the configuration of the suspension system.

제 3 도는 그 서스펜숀 시스템의 다른 배치형태를 나타내는 헬리콥터의 도식적인 평면도.3 is a schematic plan view of a helicopter showing another configuration of the suspension system.

제 4 도는 그 서스펜숀 시스템에 사용된 탄성체 부재들중 하나의 횡단면도.4 is a cross-sectional view of one of the elastomeric members used in the suspension system.

제 5 도는 로울모우드에 있어서의 전동장치 및 회전익 서시펜숀 시스템의 예시도.5 is an illustration of a transmission and a rotorcraft suspension system in a roll mode.

제 6 도는 피치 모우드에 있어서의 전동장치 및 회전익 서스펜숀 시스템의 예시도.6 is an illustration of a transmission and a rotorcraft suspension system in a pitch mode.

제 7 도는 피치 및 로울의 전단력 강성을 제공하는 배치방향을 나타내는, 탄성체 부재들중 하나의 단일탄성체 적층의 사시도.7 is a perspective view of a single elastomer stack of one of the elastomeric members, showing the placement direction providing pitch and roll shear stiffness.

제 8 도는 피치 촛점 수선에 대한 엔진 구동축 오정렬을 나타내는 그래프.8 is a graph showing engine drive shaft misalignment with respect to pitch focus repair.

제 9 도는 선택된 시스템의 피치 촛점 수선을 위한 서스펜숀 시스템의 로울 촛점 수선에 대한 서스펜숀 시스템의 편요 강선을 나타내는 그래프.9 is a graph showing the yaw line of the suspension system versus the roller focus repair of the suspension system for pitch focus repair of the selected system.

제 10 도는 선택된 시스템의 로울 자연 진동수 Wn(로울)을 위한 시스템 로울 초점 수선에 대한 서스펜숀의 K(전단력 로울)을 나타내는 그래프.10 is a graph showing the K (shear force roll) of suspension versus system roll focal repair for the roll natural frequency Wn (roll) of the selected system.

제 11 도는 선택된 시스템의 피치 자연 진동수 Wn(피치)을 위한 피치 초점 수선에 대한 K(전단력 피치)를 나타내는 그래프.FIG. 11 is a graph showing K (shear force pitch) versus pitch focal repair for the pitch natural frequency Wn (pitch) of a selected system.

본 발명은, 헬리콥터 기체로 부터 헬리콥터 회전익 및 전동장치의 지지에 관한 것으로, 특히, 다수의 탄성체 부재가 선택적으로 배치되어 구성되고, 어떤 다른 보조장치 없이 이들 부재들이 시스템에 강성(剛性)을 부여하여 선택된 토오크 및 양력(揚力)억제를 제공하며 블레이드 통과 진동수와 헬리콥터의 전동피치 및 로울의 자연 진동수(natural freguency)를 분리시키는 선택된 강성을 갖는 진동절연 지지 시스템에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to the support of a helicopter rotorcraft and a transmission from a helicopter body, and in particular, comprising a plurality of elastomeric members selectively arranged, which provide rigidity to the system without any other aids. A vibration isolation support system having a selected stiffness that provides selected torque and lift suppression and separates blade passing frequency from helicopter's electric pitch and natural freguency of the roll.

종래 기술로는, 미국특허 제3,858,831호, 제3,163,378호, 제3,921,940 및 제2,761,638 등과 같은, 피치 및 로울 축을 집중시키는 헬리콥터 전동 지지 시스템들이 있으나, 이들 종래 기술에 의한 시스템은, 그들이 서스펜숀(suspension) 장치외에 편요(偏搖)(yaw)억제, 피치 및 로울 강성, 동작 제한수단 및 장치의 역학적 성질 등을 달성하기 위한 보조장치를 요하기 때문에 기구적으로 복잡하고 무거우며 값이 비싸다.Prior arts include helicopter powered support systems that focus pitch and roll axes, such as U.S. Patent Nos. 3,858,831, 3,163,378, 3,921,940, and 2,761,638, but these prior art systems require that they be suspended. In addition to the device, it is mechanically complex, heavy, and expensive because it requires an auxiliary device to achieve yaw suppression, pitch and roll stiffness, motion limiting means, and mechanical properties of the device.

본 발명의 주목적은, 기체로 부터 전동장치를 지지하고 선택적으로 배치되고 집중되며 조립되는 다수의 탄성체 부재들을 포함하고, 그리하여 그 부재들이 시스템의 로울 및 피치 강성, 토오크억제, 양력 억제를 제공하고, 또 헬리콥터 회전익에 의해 부여된 힘 및 모우멘트에 대한 기체의 감응을 감소시키도록 블레이드 통과 진동수보다 충분히 작은 시스템의 자연 진동수를 형성하도록 된 헬리콥터 회전익 전동장치의 진동차단 시스템을 제공하는데 있다.The primary object of the present invention includes a plurality of elastomeric members that support, selectively disposed, concentrated and assembled from a gas, such that the members provide roll and pitch stiffness, torque suppression and lift suppression of the system, Another object is to provide a vibration isolating system for a helicopter rotorcraft transmission that is configured to form a natural frequency of the system that is sufficiently less than the blade passage frequency to reduce the gas's response to forces and moments imparted by the helicopter rotorcraft.

본 발명에 따라, 그러한 시스템은 헬리콥터의 종방향으로 연장하고 전동장치 기부위에 위치되는 로울축과 기체의 측방으로 연장하고 전동장치 기부 아래 위치되는 피치축을 갖도록 제공되고, 그리하여 탄성체 부재들이 장치의 편요 억제를 제공하도록 배치 및 집중된다.According to the invention, such a system is provided having a roll axis extending in the longitudinal direction of the helicopter and positioned above the base of the transmission and a pitch axis extending laterally of the body and located below the base of the transmission, whereby the elastic members suppress the yaw of the device. Are arranged and concentrated to provide.

본 발명의 다른 특징에 따라, 탄성체 부재는 그 부재에 직교하는 방향들에서 각기 다른 강성을 제공하여, 요구되는 시스템의 피치 및 로울강성을 제공하도록 배치 및 집중될 수 있다.According to another feature of the invention, the elastomeric member can be arranged and concentrated to provide different stiffness in directions orthogonal to the member, providing the pitch and roll stiffness of the required system.

본 발명의 다른 특징은, 회전익 헤드 흡수기의 효과적인 작동을 보증하도록 낮은 기체 감응과 최대의 회전익 헤드 직동(直動)감응을 제공하도록 피치축이 선택되는 전술한 진동차단 시스템을 제공하는데 있다.It is another feature of the present invention to provide the aforementioned vibration isolation system in which the pitch axis is selected to provide low gas response and maximum rotor blade direct response to ensure effective operation of the rotor blade absorber.

본 발명의 다른 특징은, 탄성체 부재가 전술한 바와 같이 배치되고 집중되어 시스템의 토오크억제가 탄성체 부재내 탄성체 압축에 의해 달성되는 것이다.Another feature of the invention is that the elastic member is arranged and concentrated as described above so that torque suppression of the system is achieved by elastic compression in the elastic member.

본 발명의 매우 중요한 특징은, 탄성체 부재가 시스템의 편요 억제를 제공하고 편요 억제를 위한 보조기구가 요구되지 않는 진동 차단 시스템을 제공하는데 있다.A very important feature of the present invention is to provide a vibration isolating system in which the elastic member provides yaw suppression of the system and no aid for yaw suppression is required.

본 발명의 다른 특징은, 격심한 조종의 결과로 일어나는 전동장치와 기체와의 사이의 과도한 운동을 제한하도록 탄성체 부재 자체가 정지부재를 제공하는 전술한 시스템을 제공하는데 있다.Another feature of the present invention is to provide a system as described above, wherein the elastic member itself provides a stop member to limit excessive movement between the powertrain and the aircraft, resulting in severe steering.

본 발명의 다른 특징은, 탄성체 부재가 전동장치와 기체표면 사이의 금속대 금속 접촉을 제거하고 그리하여 그들 사이의 높은 주파수의 음향 진동의 전달을 감소하고 따라서 항공기 내부 소음을 감소시키는 전술한 시스템을 제공하는데 있다.Another feature of the present invention is to provide a system as described above, wherein the elastic member eliminates metal-to-metal contact between the transmission and the aircraft surface and thereby reduces transmission of high frequency acoustic vibrations between them and thus reduces aircraft interior noise. It is.

본 발명의 다른 특징은, 블레이드 통과 진동수로 부터 헬리콥터 전동 장치의 피치 및 로울 모우드들을 분리시켜 공명을 방지하고 따라서 회전익에 의해 헬리콥터에 부여되는 힘 및 모우멘트들에 대한 기체 감응을 최소로 하기 위해 서스펜숀 장치의 자연 진동수가 블레이드 통과 진동수보다 충분히 낮도록 장치의 피치 및 로울축들과 탄성체 부재의 강성이 선택되는 전술한 시스템을 제공하는데 있다.Another feature of the present invention is to separate the pitch and roll modes of the helicopter transmission from the blade pass frequency to prevent resonance and thus to minimize gas response to forces and moments imparted to the helicopter by the rotorcraft. It is to provide a system as described above, wherein the pitch and roll axes of the device and the rigidity of the elastic member are selected such that the natural frequency of the suspension device is sufficiently lower than the blade passing frequency.

본 발명의 다른 목적은, 시스템의 자연 진동수가 로울 및 피치축의 위치와 탄성체 부재의 피치 및 로울 강성에 의해 결정되고, 시스템의 토오크 억제가 피치 및 로울축의 선택된 위치와 탄성체 부재의 압축 강성에 의해 결정되는 전술한 시스템을 제공하는데 있다.Another object of the invention is that the natural frequency of the system is determined by the position of the roll and pitch axis and the pitch and roll stiffness of the elastic member, and the torque suppression of the system is determined by the selected position of the pitch and roll axis and the compressive stiffness of the elastic member. It is to provide a system described above.

본 발명의 다른 특징은, 탄성체 부재가 그들을 압축된채 유지시키고 또 그들의 전체 작동범위에 걸쳐 장력을 받지 않게 유지시키는데 충분하게 예비 부하되는 전술한 시스템을 제공하는데 있다.Another feature of the present invention is to provide a system as described above, wherein the elastomeric members are sufficiently preloaded to keep them compressed and untensioned over their entire operating range.

본 발명의 다른 목적은, 사용되는 가요성 부재가 회전익 자극에 대한 감응을 최소로 하도록 기체의 역학적 요소들을 조화시키는데 사용될 수 있고, 그리고 회전익 자금을 감소시키도록 작용하는 회전익 인-플레인(in-plane)진동 흡수기와 연합하여 사용하는데 특히 적합한 서스펜숀 시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is that the flexible member used can be used to match the mechanical elements of the gas to minimize the response to the rotor poles, and the rotor blades in-plane acting to reduce the rotor blade funding. A suspension system is particularly suitable for use in conjunction with vibration absorbers.

본 발명을 첨부도면을 참조하여 이하 상세히 설명한다.The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

제 1 도에서, 헬리콥터의 일부분 10은 기체 12, 주 회전익 전동장치 14, 주 승강회전익 16을 포함하고 있다. 종래의 형식에 있어서는 전동장치, 즉 기어복스 14는 회전축 18에 대해 회전을 하도록 헬리콥터 회전익 16을 지지 및 구동하여, 어떤 선택된 수의 블레이드로 되어 있는 회전익 16이 헬리콥터 10을 승강 및 추진시킨다. 또한, 하나 이상의 회전익 헤드 진동 댐퍼(damper) 19(미국특허 제3,181,815호에 기술된 바이파일러(bifilar)형태가 바람직함)가 회전익 평면 진동을 감쇠시키도록 설치되어 있다. 통상의 엔진(도시안됨)은 전동장치 14를 구동하여 그의 회전익 구동 기능을 이행한다. 전동장치 14 및 회전익 16은 다수의 탄성체 부재(이후 "가요성 장착 부재"(flexmount)라 한다)에 의해 기체 12로 부터 지지되어 있다. 그 가요성 장착 부재들중 2개가 20 및 22로 나타내어져 있고, 그 가요성 장착 부재들은 헬리콥터 기체 12로 부터 전동장치 14 및 회전익 16을 단지 지지하기만 한다. 그러한 부재의 오직 2개만이 제 21 도에 나타내어져 있으나, 제 2 및 3 도에 도시된 바와 같이, 그 가요성 장착 부재들은 전동장치 14주위에 원주적으로 배치되고, 제 2 도에 도시된 바와같이 4개의 동일한 부재 20,22,24 및 26이 장방형의 구석에 배치된 장방형의 형태로 되고 그 장방형의 중앙에 회전축 18이 배치되거나, 또는 제 3 도에 도시된 바와같이, 20',22',24' 및 26'로 표시된 그 장착부재들이 사다리꼴의 구석들에 배치되고 그 사다리꼴의 중앙에 회전축 18이 배치될 수 있음이 당업자에 명백할 것이다. 가요성 장착 부재 20-26은 주 회전익 및 전동장치의 지지 및 진동차단 시스템 27을 구성한다.In FIG. 1, a portion 10 of the helicopter includes a body 12, a main rotorcraft 14, and a main lift rotor 16. In FIG. In the conventional form, the transmission, ie gearbox 14, supports and drives the helicopter rotor blade 16 to rotate about the axis of rotation 18, such that the rotor blade 16 of any selected number of blades lifts and propels the helicopter 10. In addition, one or more rotary blade head vibration dampers 19 (preferably in the form of a bifilar described in US Pat. No. 3,181,815) are provided to damp the rotor blade plane vibrations. A typical engine (not shown) drives the transmission 14 to fulfill its rotor blade drive function. The transmission 14 and the rotor blade 16 are supported from the base 12 by a number of elastic members (hereinafter referred to as "flexmount"). Two of the flexible mounting members are shown as 20 and 22, the flexible mounting members only supporting the power transmission 14 and the rotor blade 16 from the helicopter body 12. Only two of such members are shown in FIG. 21, but as shown in FIGS. 2 and 3, the flexible mounting members are circumferentially disposed about the transmission 14, and as shown in FIG. 2. Likewise, four identical members 20, 22, 24 and 26 are in the form of a rectangle arranged in a rectangular corner and a rotation axis 18 is arranged in the center of the rectangle, or as shown in FIG. It will be apparent to those skilled in the art that the mounting members, denoted by 24 'and 26', can be arranged in trapezoidal corners and the axis of rotation 18 can be arranged in the center of the trapezoid. Flexible mounting members 20-26 constitute a support and vibration isolation system 27 for the main rotor blades and transmission.

이 시스템의 실시예는, 제 2 도 및 3 도의 구조에 한정되는 것이 아니고, 기부가 어떤 기하학적 형태를 형성하는 전동장치에 잘 적용될 수 있고, 4개의 가요성 장착 부재에 제한되지 않으며, 또한 회전익 회전축 18이 중앙에 배치되지 않은 것에도 적용될 수 있다. 제 2 도의 장방형 구조의 잇점은, 탄성체 부재에의 전단 및 압축하중의 균일한 분배이다. 그 가요성 장착 부재의 구조는 제 4 도에 잘 나타나 있으며, 그러한 부재의 하나, 즉 부재 20이 제 4 도에 도시되어 있다. 가요성 장착 부재 20에서, 탄성체와 금속의 교대적인 적층들이 전동장치 및 기체사이에 배치되며, 특히 그러한 교대적인 탄성체 및 금속적층의 일군은 전동장치 플랜지 28과 판(板)부재 30 사이에 배치된다. 그 판부재는 기체 12로 부터 지지되어 있다. 탄성체 및 금속의 교대적인 적츠의 제2균은 판부재 30과 볼트부재 34의 헤드 32 사이에 배치된다.Embodiments of this system are not limited to the structures of FIGS. 2 and 3, and the base can be well applied to a transmission that forms some geometric shape, and is not limited to four flexible mounting members, and also has a rotorcraft axis of rotation. The same may apply to the case where 18 is not centered. An advantage of the rectangular structure of FIG. 2 is the uniform distribution of shear and compression loads to the elastic member. The structure of the flexible mounting member is shown well in FIG. 4, one of which is shown in FIG. In the flexible mounting member 20, alternating laminations of elastic and metal are arranged between the transmission and the body, in particular a group of such alternating elastic and metal laminations is arranged between the transmission flange 28 and the plate member 30. . The plate member is supported from the base 12. The second strain of alternating redzium of the elastic body and the metal is arranged between the plate member 30 and the head 32 of the bolt member 34.

그 볼트부재는 그 적층 및 판부재 30의 구멍 36을 통과하며 너트부재 38과 나사결합하여, 작동시 압축된채 유지되고 그리하여 그에 장력하중이 가해지는 것을 피하도록 적층들이 충분히 예비부하(preload)될 수 있게 한다. 그 예비부하 및 조립의 다른 방법들이 사용될 수 있다는 것은 본 기술에 숙련된 사람이면 잘 알 수 있을 것이다. 40,54,42,44,60, 48과 같은 교대적인 적층들과 52,56,58,62같은 금속끼움식(shim)는 전동장치로 부터 기체에 하중전달 통로를 제공하며, 그리하여 그들간의 금속대 금속의 접촉을 피하여, 전동장치 14로 부터 기체 12로 가요성 장착부재 20을 통한 높은 주파수의 진동의 전달을 방지하도록 하며 기체의 내부 소음을 감소시킨다. 가요성 장착부재 20의 구조에 있어서, 축 50은 후술되는 바와같이 그 부재 20의 초점선(focal line)으로 된다.The bolt member passes through the hole 36 of the lamination and plate member 30 and screwes with the nut member 38 so that the laminations are sufficiently preloaded in order to remain compressed during operation and thereby avoid tension loads thereon. To be able. It will be appreciated by those skilled in the art that the preload and other methods of assembly may be used. Alternating stacks such as 40, 54, 42, 44, 60 and 48 and metal shims such as 52, 56, 58 and 62 provide load transfer paths to the body from the transmission and thus the metal between them. Avoiding contact of large metals prevents the transmission of high frequency vibrations through the flexible mounting member 20 from the transmission 14 to the body 12 and reduces the internal noise of the body. In the structure of the flexible mounting member 20, the axis 50 becomes the focal line of the member 20 as described below.

제 1 도에서, 부재 20,22,24 및 26(제 1 도에 20 및 22만이 나타나 있음)은, 부재 20의 촛점선 50과 부재 24의 촛점선 64가 지점 65에서 교차하고, 반면 부재 22의 촛점선 66과 부재 26 촛점선 68이 지점 70에서 교차하여, 헬리콥터 10의 종축으로 연장하고 전동장치 14의 또는 최소한 그의 기부위 및 부재 20-26 위에 위치하는 시스템 로울 축 72를 형성하도록 집중 배치된다는 것이 중요하다.In FIG. 1, members 20, 22, 24 and 26 (only 20 and 22 are shown in FIG. 1), the focus line 50 of member 20 and the focus line 64 of member 24 intersect at point 65, while member 22 The focal line 66 of the member 26 and the focal line 68 intersect at point 70, concentrating so as to extend to the longitudinal axis of the helicopter 10 and form a system roll axis 72 located at the base of the transmission 14 or at least above and the members 20-26. It is important.

제 1 도에서 알 수 있는 바와 같이 가요성 장착 부재 20 및 22의 촛점선 50 및 66은 전동장치 14의 좌측부에 위치되어 있고 지점 74에서 교차하며 반면 가요성 장착 부재 24 및 26의 촛점선 64 및 68은 전동장치 14의 우측부에 위치되며 제 1 도에는 나타나 있지 않은 제2 지점에서 교차한다. 그 제2 지점은 교차점 74와 협동하며, 그리하여 헬리콥터 10의 측방으로 연장하고 전동장치 14의 기부 아래와 장착 부재 20-26의 아래의 일위치에서 로울축 72에 수직적으로 편기되어 배치되어 있는 시스템의 피치축 76을 형성하도록 한다.As can be seen in FIG. 1 the focal lines 50 and 66 of the flexible mounting members 20 and 22 are located on the left side of the transmission 14 and intersect at point 74 while the focal lines 64 and of the flexible mounting members 24 and 26 are intersected. 68 is located at the right side of the transmission 14 and intersects at a second point not shown in FIG. The second point cooperates with the intersection 74, so that the pitch of the system extends to the side of the helicopter 10 and is arranged side by side perpendicular to the roll axis 72 at one position below the base of the transmission 14 and below the mounting member 20-26. Form axis 76.

그러한 장착 부재 20,22,24 및 26의 집중에 의해 이 시스템의 로울축 72 및 피치축 74가 형성되며, 이들 4개의 가요성, 장착부재는 그렇게 배치 및 집중될때, 어떤 부수적인 편요 억제기구의 필요성없이 서스펜숀 시스템 27에 편요 억제를 제공한다. 피치축 76은, 요구된다면 전동장치 14의 위에 그리고 로울축 72는 아래에 위치될 수 있다는 것은 본 기술에 숙련된 사람은 잘 알 수 있을 것이다.The concentration of such mounting members 20, 22, 24 and 26 forms the roller axis 72 and the pitch axis 74 of this system, and when these four flexible, mounting members are so arranged and concentrated, Provides suppression of the suspension system 27 without the need. It will be appreciated by those skilled in the art that the pitch axis 76 may be located above the transmission 14 and the lower axis 72 if desired.

이러한 집중 개념이 제 5 및 6 도에서 더 상세히 도시되어 있다. 제 5 도는 후미로 부터의 로울 모우드로 나타낸 전동장치 14를 도시하고 있으며, 장착부재 20 및 24의 각 촛점선 50 및 64가 로울축 72와 각각 교차하여 장착 부재 22의 촛점선 50에 수직인 로울 전단력선(shear line) 78을 형성한다. 그 축 72를 중심으로 시스템의 로울 운동이 일어난다. 가요성 장착 부재의 높은 압축력대 전단력 강성의 비 때문에, 제 4 도에 도시된 가요성 장착부재 20의 탄성체 및 금속 적층들이 로울 전단력선 78에 필히 평행하게 변형하여야 한다.This concentration concept is shown in more detail in FIGS. 5 and 6. 5 shows a transmission 14 represented by a roll mode from the rear, wherein the focal lines 50 and 64 of the mounting members 20 and 24 intersect the roll axis 72 respectively and are perpendicular to the focal line 50 of the mounting member 22. Shear line 78 is formed. Around that axis 72, a roll motion of the system takes place. Because of the high compressive force to shear stiffness ratio of the flexible mounting member, the elastic and metal stacks of the flexible mounting member 20 shown in FIG. 4 must deform parallel to the roll shear force line 78.

제 6 도에서, 피치 모우드로 도시된 전동장치 14를 볼수 있으며 장착부재 20 및 22의 촛점선 50 및 66이 피치축 76에 각각 교차하여, 서스펜숀 시스템 27의 모든 피치운동이 축 76을 중심으로 일어나 촛점선 50에 수직인 부재 20의 피치 전단력선 80을 형성하도록 하며 가요성 장착 부재 20의 모든 탄성체 및 금속적층들이 피치 전단력선 80에 필히 평행하게 변형하도록 한다. 피치 및 로울 모우드와 그들의 모든 조합된 모우드에서 가요성 장착 부재 20-26은 전동장치 대 기체운동의 적극 정지 부재로 작용하는데, 이는 그 적층의 측방 이동에 의해 볼트 34가 부재 30에 접촉할때까지 그 볼트가 작동되어 적극 정지부재를 형성하기 때문이다.In FIG. 6, the transmission 14, shown as pitch mode, can be seen and the focal lines 50 and 66 of the mounting members 20 and 22 cross the pitch axis 76, respectively, so that all pitch movements of the suspension system 27 are centered on the axis 76. To form the pitch shear force line 80 of the member 20 perpendicular to the focal line 50 and to ensure that all elastic and metal laminates of the flexible mounting member 20 deform parallel to the pitch shear force line 80. In the pitch and roll modes and all their combined modes, the flexible mounting members 20-26 act as positive stop members of the transmission versus aerodynamic movement until the bolt 34 contacts the member 30 by lateral movement of the stack. This is because the bolt is operated to form the positive stop member.

장착 부재 20의 탄성체 및 금속 적층들이 위치되는 평면은 그 적층들을 적절히 배향시키도록 로울 전단력선 78 및 피치 전단력선 80에 평행하여야 한다. 다른 장착 부재 22,24,26의 적층들 역시 유사하게, 로울 및 피치축 72 및 76을 중심으로한 전동장치 14의 로울 및 피치 모우드에 의해 형성된 로울 전단력선 및 피치전단력선에 대해 적절히 배향된다.The plane in which the elastic and metal stacks of the mounting member 20 are located should be parallel to the roll shear line 78 and the pitch shear line 80 to orient the stacks properly. The stacks of other mounting members 22, 24, 26 are similarly orientated appropriately to the roll shear and pitch shear lines formed by the roll and pitch modes of the transmission 14 about the roll and pitch axes 72 and 76.

가요성 장착 부재의 하나의 전단력 강성은 시스템의 자연 진동수에 부합하도록 다른 전단력 강성보다 높도록 하는 것이 필요할 수 있다. 로울 전단력선 78 및 피치 전단력선 80을 거의 직각으로 만나며, 그리하여, 2개의 직교방향의 다른 전단력 강성을 가지며 2개의 전단력 강성중 하나가 피치 전단력선 80과 거의 일치하고 다른 하나가 로울 전단력선 78과 거의 일치하도록 선 50,64,66,68에 대해 적절히 배향된 가요성 장착 부재의 사용을 가능케 한다. 이것이 제 7 도에 상세히 도시되어 있다. 제 7 도는 로울 전단력선 78이 순수 하중을 부여하도록 통과하고 피치 전단력선 80이 조합된 전단력 및 압축력 하중을 부여하도록 통과하여 적층 40 및 그의 가요성 장착 부재가 로울에서 보다 피치에서 더 강인하도록 선택적으로 배향된 장착 부재 20,22,24,26들중 어느 하나의 탄성체 적층 40을 나타내고 있다.One shear force stiffness of the flexible mounting member may need to be higher than the other shear force stiffness to match the natural frequency of the system. The shear shear lines 78 and the pitch shear lines 80 meet at orthogonal angles, so that there are two orthogonal different shear stiffnesses, one of the two shear forces stiffnesses nearly equal to the pitch shear force lines 80, and the other nearly parallel to the roll shear force lines 78 It allows the use of flexible mounting members oriented properly with respect to lines 50,64,66,68 to coincide. This is shown in detail in FIG. FIG. 7 passes through the roll shear force line 78 to impart a net load, and passes through the pitch shear force line 80 to impart a combined shear and compressive force load, thereby selectively stacking 40 and its flexible mounting member to be stronger at pitch than at the roll. An elastomeric stack 40 of any one of the oriented mounting members 20, 22, 24, 26 is shown.

전동장치 14의 자연 진동수는 피치 및 로울축 76 및 72의 위치에 의해 그리고 가요성 장착 부재 20-26의 피치 및 로울 강성에 의해 결정된다. 서스펜숀 시스템 27의 토오크 억제는 피치 및 로울축 76 및 72에 의해 그리고 가요성 장착 부재 20-26의 압축력 강성에 의해 결정된다. 전동장치 14의 자연 진동수가 블레이드 통과 진동수(블레이드 수X회전익 회전수, 즉 4개의 블레이드를 가진 회전익의 경우, 4/회전보다 낮아서 블레이드 통과진동수 인-플레인 력과 회전익이 전동장치에 부여하는 모우멘트로 부터 기체에의 진동이 차단되도록 시스펜숀 시스템의 로울 및 피치축과 가요성 장착 부재 강성이 선택되는 것이 본 발명의 중요점이다. 또한 탄성체 적층들을 조립하는데 사용되는 탄성체의 경도는 가요성 장착 부재의 전단력 강성을 결정하고, 탄성체-적층 구조물의 경도 즉, 탄성체의 두께 및 금속 끼움쇠의 두께는 가요성 장착 부재의 압축력 강성을 결정한다.The natural frequency of the transmission 14 is determined by the pitch and the position of the roll axes 76 and 72 and by the pitch and roll stiffness of the flexible mounting member 20-26. The torque suppression of the suspension system 27 is determined by the pitch and the roll axes 76 and 72 and by the compressive force stiffness of the flexible mounting member 20-26. The natural frequency of the transmission 14 is the blade passing frequency (blade number X rotor speed, ie for a rotor blade with four blades, which is lower than 4 / rotation, so that the blade passing frequency in-plane force and the moment the rotor gives the transmission It is an important point of the present invention that the roll and pitch axes of the suspension system and the flexible mounting member stiffness are selected so that vibrations from the gas to the body are blocked.The hardness of the elastic body used to assemble the elastomer stacks is also important. The shear force stiffness of and the hardness of the elastomer-laminated structure, ie the thickness of the elastomer and the thickness of the metal shims, determine the compressive force stiffness of the flexible mounting member.

서스펜숀 시스템 27의 강성과 피치축 및 로울축이 본 발명의 취지를 이행하는데 있어서 결정되는 방식을 설명한다. 이 서스펜숀 시스템을 위한 가장 바람직한 결과를 얻기 위해 그 방식에서 많은 절충안이 제기되어야 한다. 먼저, 회전익 자극으로 부터 기체를 분리시키는 바람직한 결과를 얻을 수 있도록 서스펜숀 시스템 27의 자연 진동수가 선택되어야 한다. 주 회전익 회전 속도의 배수로서 서스펜숀 시스템의 자연 진동수 Wn을 선택했다고 가정한다.The stiffness of the suspension system 27 and the manner in which the pitch and roll axes are determined in carrying out the spirit of the invention are described. Many compromises must be made in that manner to obtain the most desirable results for this suspension system. First, the natural frequency of the suspension system 27 should be selected so that a desirable result of separating the gas from the rotor blade stimulation can be obtained. It is assumed that the natural frequency Wn of the suspension system is selected as a multiple of the main rotor blade rotation speed.

로울 또는 피치 또는 그들 양자의 고려에 있어서, 다음 식을 나타낼 수 있다.In consideration of the roll or the pitch or both, the following equations can be expressed.

즉,

Figure kpo00001
In other words,
Figure kpo00001

여기서, Wn은 로울 또는 피치에서의 시스템 자연 진동수를 나타내고, K0는 피치 또는 로울 촛점에 대한 회전 탄성률(spring rate)이다. 상기식 (1)은 다음과 같이 재 정의 될 수 있다. 즉,Where Wn represents the system natural frequency at the roll or pitch, and K 0 is the spring rate with respect to the pitch or roll focus. Equation (1) can be redefined as follows. In other words,

Figure kpo00002
Figure kpo00002

여기서, L은 가요성 장착 부재 탄성체로 부터 촛점까지의 거리이고, N은 가요성 장착 부재의 수, M은 전동장치 및 회전익의 중량, D는 촛점으로 부터 전동장치의 중심(重心)까지의 거리, Io는 진동장치의 중심에 대한 전동장치의 중량 관성 모우멘트이다.Where L is the distance from the flexible mounting member elastic body to the focal point, N is the number of flexible mounting members, M is the weight of the transmission and rotor, D is the distance from the focus to the center of the transmission. , I o is the weight moment of inertia of the transmission relative to the center of the vibration system.

상기식 (2)에서, Wn, Io및 M은 상수이고 L 및 D는 시스템의 촛점축의 변화에 따른 변수이다.In Equation (2), Wn, I o and M are constants and L and D are variables depending on the change of the focal axis of the system.

상기식 (2)에서 K(전단력)의 답을 구하는데 있어 다음식을 유도할 수 있다.In equation (2), the following equation can be derived to find the answer of K (shear force).

즉,

Figure kpo00003
In other words,
Figure kpo00003

상기식 (3)은 로울에서의 K(전단력)과 피치에서의 K(전단력) 모드를 위해 제공할 수 있다.Equation (3) can be provided for K (shear force) at the roll and K (shear force) mode at the pitch.

피치 촛점 수선(water line) 및 로울 촛점 수선이란 용어가 이후 설명에 사용되는데, 여기서 로울 촛점 수선은 서스펜숀 시스템의 로울축이 회전익의 회전축을 통과하는 곳이며, 또한 피치 촛점수선은 서스펜숀 시스템의 피치축이 회전익의 연장된 회전축을 통과하는 것이다.The terms pitch water line and roll focus line are used in the following description, where the roll line line is where the roll axis of the suspension system passes through the axis of rotation of the rotor blade, and the pitch line line is also the suspension line. The pitch axis of the system passes through the extended axis of rotation of the rotor blades.

식(3)에서 보여지는 바에 의해, 소정의 촛점 수선에서, L 및 D를 설정함에 의해 K(전단력)이 식(3)을 사용하여 구해질 수 있음을 알 수 있다.It can be seen from Eq. (3) that K (shear force) can be obtained using Eq. (3) by setting L and D at a given focus line.

제 8 도에서, 4개의 그래프중 첫번째 그래프가 로울축 및 피치축의 선택과 서스펜숀 시스템의 강성의 선택의 도구로서 사용됨을 알 수 있다.In FIG. 8, it can be seen that the first of the four graphs is used as a tool for the selection of the roller and pitch axes and the selection of the rigidity of the suspension system.

제 8 도에서, 그 그래프의 종좌표는 오정렬(misalignment) 및 피치 촛점 수선을 나타낸다. 소정의 피치 촛점을 선택함으로서 요구되는 오정렬을 조절할 수 있다. 다음으로 선택될 요소는 편요 강성 및 로울 촛점이다. 이 서스펜숀 시스템이 최대 편요 강성, 즉 편요 억제를 가지는 것이 바람직할지라도, 가요성 장착 부재의 크기, 가요성 장착 부재와 전동장치 및 기체간의 거리, 가요성 장착 부재가 전동장치에 부착되는 방식, 기체 및 전동장치에의 하중, 시스템의 수직 가요성(fiexibility)등과 같은 실제적인 고려사항들에 적응하도록 편요 강성 및 로울 촛점의 선택에 있어서 절충이 행해져야 한다.In FIG. 8, the ordinate of the graph represents misalignment and pitch focus repair. The desired misalignment can be adjusted by selecting a predetermined pitch focus. The next factors to be selected are yaw stiffness and roll focus. Although it is desirable for this suspension system to have maximum unstable stiffness, i.e. suppression of unstable, the size of the flexible mounting member, the distance between the flexible mounting member and the transmission and the aircraft, the manner in which the flexible mounting member is attached to the transmission Tradeoffs should be made in the selection of yaw stiffness and roll focus to adapt to practical considerations such as loads on airframes, airframes and transmissions, vertical flexibility of the system, and so on.

제 9 도 그래프를 작성하는데 있어서, 선택된 피치촛점 수선을 사용하며, 그 그래프로 부터 각종 가정된 로울 수선들에서의 가요성 장착 부재의 압축력 강성의 함수인 편요 강성을 구한다. 바람직한 편요 강성은 2개의 다른 로울 촛점 수선에서의 소정의 피치 촛점 수선으로 얻어짐을 알 수 있다. 선택된 로울 촛점 수선은 위에서 언급한 실제적 고려사항과 일치하는 것이다.In constructing the FIG. 9 graph, the selected pitch focus repair is used, and from the graph the yaw stiffness is a function of the compressive force stiffness of the flexible mounting member at various assumed roller repairs. It can be seen that the desired yaw stiffness is obtained with a predetermined pitch focus repair at two different roll focus repairs. The selected roller focus repair is consistent with the practical considerations mentioned above.

제 9 도로 부터 로울 촛점 수선을 선택하고, 제 10 도에서 소망의 Wn을 위한 로울 촛점 수선에 대한 로울의 K(전단력)을 나타내는 그래프를 작성하여 요구되는 로울 강성을 결정한다. 다음, 선택된 Wn피치를 위한 피치 촛점 수선에 대한 피치의 K(전단력)을 나타내고 선택된 피치 촛점 수단을 나타내는 제 11 도로 부터 요구되는 피치 전단력을 결정한다.From the ninth road, select the roll focus repair, and in Fig. 10, create a graph representing the roll K (shear force) for the roll focus repair for the desired Wn to determine the required roll stiffness. Next, determine the required pitch shearing force from the eleventh degree which represents the K (shear force) of the pitch with respect to the pitch focus repair for the selected Wn pitch and represents the selected pitch focusing means.

이 데이터에 의해, 서스펜숀 시스템 27에 가장 적당한 로울 촛점 수선 및 피치 촛점 수선을 선택하고, 그리하여 이들 데이터를 감토하여 피치축 76 및 로울 축 72를 형성하며, 소망의 편요 강성 및 본 발명의 특수 서스펜숀 시스템의 고려 사항을 위한 최적의 로울 K(전단력) 및 피치 K(전단력)을 얻도록 피치 촛점수선 및 로울 촛점수선을 선택한다.Based on this data, the most suitable roll and pitch focus repairs for the suspension system 27 are selected, and these data are subtracted to form the pitch axis 76 and the roll axis 72, and the desired yaw stiffness and the special characteristics of the present invention. Pitch and roll focal lines are chosen to obtain optimal roll K and shear K for shear system considerations.

이 서스펜숀 시스템의 다른 특징은, 회전익의 전동력에 대한 낮은 기체 감응 및 회전익 헤드의 최대 종방향 감응을 제공하도록 서스펜숀 시스템의 피치축을 선택할 수 있다는 것이다. 이것은, 피치축을 회전익 헤드 아래에서 가능한한 멀리 떨어져 있게 유지하고, 그리하여 회전익 인-플레인 흡수기의 효과적인 작동을 위해 요구되는 회전익 헤드의 큰 인-플레인 감응으로 기체의 작은 잔여 피치 감응을 증폭함에 의해 수행된다. 피치축이 전동장치 및 회전익 아래 멀리 위치됨에 의해, 그 축에 대한 운동은 대체로 평면내에 있으며, 그리하여 회전익 인-플레인 진동 댐퍼의 유효성을 증가시킨다. 그러한 효과적인 회전익 인-플레인 진동 댐퍼는 회전익으로 부터 가요성 장착 부재 20-26을 통해 기체로 전달되는 진동의 진폭을 감소시킨다.Another feature of this suspension system is that the pitch axis of the suspension system can be selected to provide low gas response to the rotor blade's power and maximum longitudinal response of the rotor blade head. This is done by keeping the pitch axis as far away as possible under the rotor blades, thus amplifying the small residual pitch response of the gas with the large in-plane response of the rotor blades required for effective operation of the rotor blade in-plane absorber. . By the pitch axis being located far below the transmission and the rotorcraft, the motion about that axis is generally in plane, thus increasing the effectiveness of the rotor blade in-plane vibration damper. Such effective rotor blade in-plane vibration dampers reduce the amplitude of vibrations transmitted from the rotor blades to the gas through the flexible mounting member 20-26.

본 발명은 도시 및 설명된 상세한 구조에서 제한되지 않고 본 기술에 숙련된 사람에 의해 개조 기능함이 이해되기를 바란다.It is to be understood that the present invention is not limited in the details and structures shown and described, and which is adapted for modification by those skilled in the art.

Claims (1)

선택적으로 배향되는 축을 가지며 기체에 연결되어 그 기체로 부터 전동장치를 지지하는 다수의 장착부재들을 포함하는 헬리콥터의 회전익 전동장치의 지지 및 진동 차단 시스템에 있어서, 그 장착 부재가, 탄성체 층과 금속층이 그 장착 부재의 축에 수직으로 배향되도록 그 축에 동심으로 교대로 배치되어 형성된 적층들이 기체와 전동장치 사이에서 압축된 상태로 중첩 배치되어 구성되고, 각 장착 부재가 각 탄성체적층에서의 로울 및 피치 전단력 선들이 촛점선에 수직으로 되도록 그 장착부재의 축과 일치하는 촛점선을 형성하고, 또한 각 장착 부재의 촛점선이, 기체의 종방향으로 연장하고 장착 부재의 일측부에서 수직으로 변위된 장착 시스템의 로울축과, 기체의 횡으로 연장하고 장착부재의 타측부에서 상기 로울축으로 부터 수직으로 변위된 장착 시스템의 피치축을 형성하도록 다른 장착 부재의 상응하는 촛점선에 교차하게 하고, 상기 로울 및 피치축들이 선택된 간격만큼 상기 장착 부재로 부터 편기되어 유일한 전동장치 토오크 억제 수단을 제공하도록 구성한 것을 특징으로 하는 헬리콥터 회전익 전동장치의 지지 및 진동 차단시스템.In a support and vibration isolating system of a rotorcraft rotorcraft of a helicopter comprising a plurality of mounting members connected to a body and supporting the power unit from the body, wherein the mounting member comprises an elastic layer and a metal layer. Laminated and alternately arranged concentrically on the axis so as to be oriented perpendicular to the axis of the mounting member are constructed by overlapping arrangement in a compressed state between the base and the transmission, wherein each mounting member is a roll and pitch in each elastic laminate Forming a focal line coincident with the axis of the mounting member such that the shear force lines are perpendicular to the focal line, and wherein the focal line of each mounting member extends in the longitudinal direction of the body and is displaced vertically on one side of the mounting member The roll axis of the system, and transverse to the body and displaced perpendicularly from the roll axis at the other side of the mounting member. Intersect the corresponding focal line of the other mounting member to form a pitch axis of the mounting system, and the rolls and pitch axes are arranged from the mounting member by a selected interval to provide a unique transmission torque suppression means. Helicopter rotorcraft transmission support and vibration isolation system.
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