NO143736B

NO143736B - Understell for helikopter.

Info

Publication number: NO143736B
Application number: NO774119A
Authority: NO
Inventors: Charles Frederick Niebanck; Steven Arlen Klusman; Irwin Jeffrey Kenigsberg
Original assignee: United Technologies Corp
Priority date: 1976-12-03
Filing date: 1977-12-02
Publication date: 1980-12-29
Also published as: US4142698A; CA1077454A; AU510507B2; EG14200A; BE861445A; FR2372726B1; DK536377A; AU3116577A; NL186625B; NL7713354A; PL202598A1; NO774119L; JPS5373799A; CH625173A5; DE2753775C2; JPS6047157B2; GB1573688A; DE2753775A1; IL53517A; PL120174B1

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et understell for helikopter som omfatter en kropp og en løfterotor som rager ut fra kroppen for rotasjon om en rotasjonsakse for frembringelse av oppdrift, hvor understellet er forbundet med kroppen og omfatter et første sett organer som er innrettet til å frembringe tilstrekkelig vertikal stivhet og dempning til å svekke støt-belastninger ved landing og som omfatter to hjul på motstående sider av kroppen, oljedempede_skråstivere som forbinder hvert hjul med kroppen, organer som forbinder de to bljedempede skråstivere dreibart med kroppen, samt tverrgående stivere som er forbundet med hver sin oljedempet skråstiver.

I helikopterunderstell har man måttet inngå kompromiss mellom stivhet og dempning som er nødvendig for svekking av støt-belastninger på den ene side og stivhet og dempning overfor rulling som er nødvendig for reduksjon av bakkeresonans på den annen side, hvorved begge led under dette. Grunnen til at man tidligere måtte inngå nevnte kompromiss er at kjente understell ikke omfatter anordninger som uavhengig av hverandre når det gjelder stivhet og dempning for svekking av henholdsvis støt-belastninger og bakkeresonans.

Fra US-patentskrifter 2.933.270 og 3.042.345 er det kjent helikopterunderstell, men ingen av disse kjente understell omfatter anordninger for reduksjon av bakkeresonans. Ifølge det sistnevnte patentskrift tas det sikte på å oppnå bedre styre-evne i sidevind og på hellende underlag, mens det førstnevnte patentskrift vedrører et servoaktivert system med betydelig rullestivhet.

Ned andre kjente helikopterunderstell av den innlednings-vis angitte type er det problem man har søkt å løse det å gjøre helikopteret i stand til å lande på ujevnt underlag under bibe-hold av helikopterets nivå på grunn av understellets bevegelser.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe et helikopterunderstell hvor det er uavhengighet mellom stivhet og dempning overfor støtbelastninger på den ene side og stivhet og dempning overfor rulling på den annen side.

Dette er ifølge oppfinnelsen oppnådd ved at understellet omfatter et andre sett organer som er uavhengig av det første sett organer og som er innrettet til å frembringe stivhet og dempning overfor rulling og som omfatter a) et tverrgående element som løper mellom og er dreibart forbundet med de frie ender av hver tverrgående stiver, b) leddorganer som dreibart forbinder motstående ender av det tverrgående element med kroppen, idet leddorganene og det tverrgående element danner en firarmet leddmekanisme, samt c) fjærorganer og demperorganer som er anbrakt mellom det tverrgående element og kroppen for frembringelse av stivhet overfor rulling og tilsvarende frekvens.

Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et helikopter sett forfra, utstyrt med et understell ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et forstørret riss av en del av understellet.

Fig. 3 viser et snitt etter linjen 3-3 i fig. 2.

Fig. 1 viser et helikopter 10 med en kropp 12 som er under-støttet mot bakken ved hjelp av et understell 14 ifølge oppfinnelsen. En hovedløfterotor 16 rager oppad fra kroppen 12 og roterer om en rotasjonsakse 18 for frembringelse av oppdrift og fremdrift av helikopteret 10. Understellet 14 omfatter oljedempede skråstivere 20 og 22 av konvensjonell utforming, f.eks. med hydraulisk eller pneumatisk sylinder/stempelorganer. Stiverne 20 og 22 omfatter stempler 24 og 26 med en frem- og tilbake-gående bevegelse i sylindrer 28 og 30. Stemplene 24 og 26 bærer hjulopplagringsorganer 32 og 34, hvor det er opplagret babords og styrbords landingshjul 36 og 38 utstyrt med dekk. Landings-hjulet 36 har armer 40 og 42 som er hengslet til henholdsvis skråstiveren 20 og hjulopplagringsorganet 32, og en tverrgående stiver 44 er hengslet til armen 40..På liknende måte har landings-hjulet 38 armer 46 og 48 som er hengslet til henholdsvis hjulopplagringsorganet 34 og skråstiveren 22 samt til hverandre,- og en tverrgående stiver 50 er hengslet til armen 40. Et element 52, som kan være stangformet, løper på tvers av helikopteret 10 og er i endene hengslet til svingbare organer 54 og 56, som på sin side er hengslet til de tverrgående stivere 44 og 50 ved 60A og 58A. Det tverrgående element 52 understøttes av kroppen 12 ved hjelp av de svingbare organer 54 og 56, som er svingbart understøttet av kroppen 12 i dreiepunkter 76 og 77 og er hengslet til elementet 52 og de tverrgående stivere 44 og 50 i dreiepunkter 60, 60A og 58, 58A. Fjærorganer 62 og 62A og demperorganer 64 og 64A er anbrakt mellom kroppen 12 og de svingbare organer 54 og 56, fortrinnsvis via armer 66 og 66A, som er hengslet til organene 54 og 56..s,

De svingbare organer 54 og 56 samt elementet 52 samvirker med kroppen 12 til dannelse av en firearmet leddmekanisme 79,

og det er anbrakt sperreorganer 68 og 70 for begrensning av svingebevegelsen til organene 54 og 56 og derved av leddmeka-nismen 7 9 om kroppen 12.

Under drift på bakken, dvs. ved start eller landing, hvor en symmetrisk, vertikal belastning påtrykkes hvert av hjulene 36 og 38 og deres respektive skråstivere 20 og 22, vil begge hjul forsøke å bevege seg vertikalt oppad eller nedad i forhold til kroppen 12, og skråstiverne 20 og 22 og de tverrgående stivere 44 og 50 vil svinge om kroppen 12 og de svingbare organer 54 og 56 for å muliggjøre denne bevegelse. Under en slik symmetrisk belastning og vertikal bevegelse av hjulene vil det tverrgående element 52 ikke bevege seg, slik at bare de dynamiske egenskaper til de oljedempede skråstivere og hjul, altså fjærkraften og dempningen, frembringer den vertikale stivhet hos understellet 14.

Idet støtpåvirkningene ved landing skal dempes av understellet 14 under dettes symmetriske belastning, kan disse karakteristikker for skråstiverne og hjulene velges og ut-formes på konvensjonell måte for å gi understellet 14 en tilstrekkelig vertikal stivhet for en behagelig og optimal dempning av disse støtpåvirkninger. Det foretrekkes vanligvis å

ha et vertikalt, stivt anlegg for dempning av støtbelastningene ved landing.

Når helikopteret står på bakken med rotoren 16 roterende for frembringelse av oppdrift under landing, start, taksing, oppvarming eller annen driftsform, og helikopteret underkastes en rullebevegelse, oppstår det en asymmetrisk, vertikal hjulbelastning, hvor det ene hjul belastes mer enn det annet. Under denne driftsform vil de tverrgående stivere 44 og 50 og de svingbare organer 54 og 56 bevege det tverrgående element 52 sideveis mot det mest belastede hjul, og denne sideveis bevegelse av elementet 52 vil bli motvirket av fjærene 62, 62A og av demperorganene 64, 64A, som frembringer de dynamiske egenskaper, dvs. fjærkraften og dempningen, av understellet 14 overfor be-vegelsen av helikopteret under rulling. Idet det tverrgående element 52 ikke beveger seg under den først omtalte symmetriske, vertikale hjulbelastningsdriftstype og derfor er uavhengig av denne, kan fjærene 62, 62A og demperne 64, 64A velges slik at de utelukkende tilgodeser de ønskete rullekarakteristikker for helikopteret.

En grunn for vibrasjon av helikopteret om dets rulleakse på bakken er kjent som bakkeresonans. Dette er en ustabilitet som ofte vil opptre når forskjellen mellom rotasjonsfrekvensen for rotoren 16 og propellens forsinkete frekvens i rotoren,

som er frekvensen ved kroppen av rotorpropellens føring eller forsinkelse, er lik helikopterets naturlige rullefrekvens. Denne særlige frekvensfordeling benevnes nedenfor som rulle/forsinkel-sessammenfall. Ved riktig frembringelse av de dynamiske egenskaper for understellet 14 overfor en asymmetrisk, vertikal hjulbelastning under rulling kan den naturlige helikopter-rullefrekvens og dempning frembringes. Dette oppnås ved et passende valg av fjærkraften for fjærene 62, 62A og dempningen av demperne 64, 64A. Det er vesentlig for understellet 14 ifølge oppfinnelsen at fjærkraften under rulling er liten, for å frembringe en understøttelse som er bløt under rulling og derved frembringer en lav rullefrekvens hos helikopteret. Denne frekvens skal ligge et godt stykke over det normale rotoromløps-tall, slik at rulle/forsinkelsessammenfallet inntreffer ved et lavt rotoromløpstall. Dette er ønskelig fordi den mulige bakke-resonansrulleinstabilitet som følge av dette frekvenssammenfall er svakere ved et lavt omløpstall og kan dempes effektivt ved en minimal dempning.

Stoppere 68 og 70 er anordnet for å begrense den sidegående bevegelse av tverrstangen 52 i korte tidsrom med en sterk asymmetrisk, vertikal eller tverrgående hjulbelastning, som kan ventes ved en ujevn landing eller start. Stopperne 68 og 70 er ikke i funksjon når en stort sett symmetrisk hjulbelastning er gjenopprettet.

Understellet 14 ifølge oppfinnelsen reagerer altså stivt overfor vertikale helikopterbevegelser under symmetriske, vertikale hjulbelastninger og bløtt overfor helikopterets rulle-bevegelser under asymmetriske, vertikale hjulbelastninger, idet de deler av understellet som funksjonerer under hver av disse operasjoner er innbyrdes uavhengige.

Forsøk har vist at for et helikopter av typen S-76 skal den vertikale fjærkraft for understellet 14 fortrinnsvis ligge omkring 2 kN/cm, fjærkraften for understellet 14 overfor rulling hensiktsmessig ligge omkring 28 NN/cm og understellets 14 rullefrekvens ligge omkring 1,6 Hz. Fig. 1 viser et understell med to hjul, men det er klart at understellet 14 også kan anvendes i forbindelse med enten en dreibar nese eller et halehjul. Fig. 2 viser mer detaljert hvordan det tverrgående element 52 er hengslet til det svingbare organ 54 i dreiepunktet 58, og hvordan den tverrgående stiver 5 0 overfor det konvensjonelt ut-formete kuleledd 58A er hengslet til det svingbare organ -54, som på sin side er forbundet med kroppen 12 i et dreiepunkt 76. En gummiansats 78 rager utad fra organet 54 og vil etter en viss utsvingningsbevegelse av dette i retning mot kroppen 12 ramme stopperen 68. En fjær/demperoppbygning 80, som funksjonere] som fjæren 62 og demperen 64 i fig. 1, er hengslet til det svingbare organ 54 i et dreiepunkt 82 og også fortrinnsvis hengslet til kroppen 12 langs en dreieakse 84 av hensyn til utskifting. Som vist i fig. 3 omfatter fjær/demperoppbygningen 80 et åre-formet legeme 86 som er anbrakt mellom sideskinner 88 og 90 og forbundet med disse via elastomerlag 92 og 94 og dekkplater 96 og 98. Elastomerlagene 92 og 94 er klebet til både dekkplatene 96 og 98 og til det åreformete legeme 86. Når det svingbare organ 54 svinger om dreiepunktet 76, vil det åreformete legeme 86 derfor forsøke å forskyves i den ene eller den annen retning parallelt med sideskinnene 88 og 90 og derved påtrykke elastomerlagene 92 og 94 en forskyvningsspenning. Elastomerlagenes 92 og 94 egenskaper er valgt slik at det frembringes de dynamiske egenskaper, nemlig fjærkraften og dempningen, av understellet

14 overfor rullingen av helikopteret.

Claims

1. Understell for helikopter som omfatter en kropp (12) og en løfterotor (16) som rager ut fra kroppen for rotasjon om en rotasjonsakse (18) for frembringelse av oppdrift, hvor understellet (14) er forbundet med kroppen og omfatter et første sett organer som er innrettet til å frembringe tilstrekkelig vertikal stivhet og dempning til å svekke støtbelastninger ved landing og som omfatter to hjul (36,38) på motstående sider av kroppen (12), oljedempede skråstivere (20,22) som forbinder hvert hjul med kroppen, organer som forbinder de oljedempede skråstivere dreibart med kroppen, samt tverrgående stivere (44,50) som er forbundet med hver sin oljedempet skråstiver (20,22), karakterisert ved at et andre sett organer som er uavhengig av det første sett organer og som er innrettet til å frembringe stivhet og dempning overfor rulling og som omfatter a) et tverrgående element (52) som løper mellom og er dreibart forbundet med de frie ender av hver tverrgående stiver (44,50), b) leddorganer (54,56) som dreibart forbinder motstående ender av det tverrgående element (52) med kroppen, idet leddorganene og det tverrgående element danner en firearmet leddmekanisme (79), samt c) fjærorganer (62,62A) og demperorganer (64,64A) som er anbrakt mellom det tverrgående element (52) og kroppen for frembringelse av stivhet overfor rulling og tilsvarende frekvens.

2. Understell i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det omfatter stoppere (68) understøttet av kroppen for begrensning av den sidegående bevegelse av det tverrgående element (52).