^Z\ Opublikowano dnia 11 lipca 1960 r.S6(,c M/n, \ POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 43191 KI. 62 b, 25/01 Vyzkumny a zkusebni letecky nstav *) Letnany kolo Pragi, Czechoslowacja Mechanizm do okresowego sterowania wirników nosnych smiglowców, z odczuwaniem sily aerodynamicznej Patent trwa od dnia 5 marca 1957 roku Wynalazek niniejszy dotyczy okresowego ste¬ rowania wirnika nosnego smiglowca, a miano¬ wicie zapobiegania przenoszeniu drgan pocho¬ dzacych od lopat wirnika na dzwignie skoku ogólnego (drazek sterowy) pilota, przy czym jednak jest przewidziany uklad z odczuwaniem sily aerodynamicznej.Obecnie do najszerzej stosowanych urzadzen do przenoszenia okresowego sterowania kata nastawienia lopat wirnikowych nalezy tarcza wahliwa. Poniewaz tarcza ta jest polaczona z lopata wirnika, która przy kazdym obrocie zmienia okresowo kat nastawienia, drgania prze¬ nosza sie z lopaty wirnika na mechanizm ste¬ rowniczy. Zdlawienie tych drgan nie jest mozli¬ we we wszystkich warunkach lotu. Wskutek te¬ go pilot odczuwa stale na drazku sterowym drga¬ nia, które po pierwsze wywoluja w nim zme¬ czenie, a po wtóre, nie pozwalaja mu na *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze twórca wynalazku jest Richard Schón. puszczenie dzwigni sterowania. Puszczenie dzwi¬ gni sterowania wywoluje natychmiast lot nie¬ stateczny, który moze spowodowac uszkodzenie lopat wirnika i ewentualnie calego smiglowca oraz stwarza niebezpieczenstwo dla zalogi.W wiekszych smiglowcach usuwa sie te wade przez wlaczenie dodatkowych urzadzen hydra¬ ulicznych, które jednak sa kosztowne i nie sa zupelnie zadawalajace.Sily drgan na drazku sterowym ' nie daja jednak pilotowi zadnego wyczucia, wedlug "któ¬ rego móglby osadzic prawidlowo polozenie smiglowca i kierunek lotu. Jest to wielka wa¬ da sterowania smiglowców w porównaniu ze sterowaniem normalnych samolotów. W samo¬ lotach tych pilot wyczuwa sily wytwarzane przez aerodynamiczne obciazenie powierzchni sterowych i wedlug ich kierunku oraz wielkosci reaguje bezposrednio przez nastawienie drazka, aby osiagnac wymagany kierunek lotu.W ten sposób pilot utrzymuje samolot na kie¬ runku prostym lub prowadzi go w zakrecie napodstawie wyczucia swej reki. Wspomniane sily powierzchni sterowanych sa z reguly stale lub równomiernie zmienne. Sa to sily zupelnie in¬ nego rodzaju niz wspomniane wyzej sily na dzwigni okresowego sterowania smiglowców.Aby zapobiec przynajmniej czesciowo tym zaklócajacym silom, okresowego sterowania w istniejacych smiglowcach oraz aby pilot przy sterowaniu odbieral wrazenie oporów, wlacza sie do ukladu sterowania okresowego rózne me¬ chanizmy. Bywa to np. uklad sprezysty, wywie¬ rajacy przy przestawieniu drazka sterowego opór, który ma zastapic sile pochodzaca od wir¬ nika i dziala podobnie jak sily przy sterowa¬ niu samolotu z powierzchniami sterowymi, lub tez uklad malych kól zamachowych, dzialaja¬ cych swym momentem bezwladnosci. Rozwiaza¬ nie to nie jest jednak zadowalajace, gdyz sily zastepcze nie odpowiadaja rzeczywistosci.W mechanizmie wedlug wynalazku do okre¬ sowego sterowania wirników nosnych smiglow¬ ców z odczuwaniem sily aerodynamicznej znaj¬ duje sie ponizej tarczy sterujacej przesuwny w plaszczyznie prostopadlej do walu wirniko¬ wego slupek piramidkowy o prostokatnej pod¬ stawie i bokach zwróconych w kierunku glów¬ nych osi smiglowca, przy czym kat nachylenia scian bocznych wzgledem podstawy jest równy lub niniejszy niz kat tarcia czesci stykowych czterech rozporek slupka piramidkowego, które sa rozmieszczone symetrycznie wzgledem osi tarczy sterujacej pod katem 90°, rozpieraja bez luzu tarcza sterujaca od powierzchni piramidki, a przy przesunieciu slupka piramidki ruchem pionowym oddzialywaja na nachylenie tarczy sterujacej. W ten sposób dziaki zwartosci prze¬ kladni nie jest przekazywana zadna sila z wir¬ nika na drazek sterowy. Aby jednak pilot przy sterowaniu okresowym odbieral wrazenie opo¬ ru, odpowiadajacego wplywowi sil aerodyna¬ micznych na smiglowiec, powierzchnia wirnika jest polaczona z drazkiem sterowym przez uklad sprezysty. W tym przypadku wiec wystepuje ta¬ kie same wrazenie, jak w samolotach z ogono¬ wymi powierzchniami sterowymi, które wywie¬ raja sile na drazek sterowy przy nastawianiu w oplywajacym osrodku. W smiglowcach jednak zamiast powierzchni sterowych nalezy brac pod uwage polozenie wirnika nosnego, a jego na¬ chylenie wzgledem pozostalych czesci smiglow¬ ca musi byc wykorzystane do odksztalcenia sprezyn, polaczonych z ukladem drazka stero¬ wego.Na rysunku przedstawiono na fig. 1 w widoku z boku przyklad konstrukcyjnego wykonania okresowego i ogólnego sterowania wirnika z ukladem zastepczym aerodynamicznego oddzia¬ lywania wirnika na drazek sterowy przeznaczo¬ nego do malego smiglowca z drazkiem sterowym nad glowa pilota. Fig. 2 przedstawia widok z góry w przekroju wzdluz linii 2 — 2 na fig. 1.Na fig. 3 i 4 przedstawiono schematycznie przedmiot wynalazku w dwóch wykonaniach funkcjonalnych.W celu uproszczenia' i dla wiekszej przej¬ rzystosci rysunku, wirnik 1 na fig. 1 posiada tylko jedna lopate 1.1 i jej drazek nastawczy 1.2.Wychylna przegubowa glowica 1.3 wirnika jest osadzona na wale wirnikowym 1.5 reduktora 1.6.Glowica wirnika posiada dwa ramiona 1.4, .prze¬ suniete o 90° wzgledem przedstawionego na ry¬ sunku polozenia wirnika. Do górnego kolnierza reduktora 1.6 jest przysrubowany wspólosiowo z walem wirnikowym stojak 1.7, który od spo¬ du posiada wielozwojowy gwint srubowy na nakretke 2.1 sterowania ogólnego. Wzdluz sto¬ jaka 1.7 jest przesuwny uchwyt 3.1 sterowania okresowego. Uchwyt ten posiada otwory na czo¬ py 4.1 wspornika 4.2, z których jeden zabezpie¬ cza za pomoca sprezyny uchwyt przed przekre¬ ceniem. Górna czesc stojaka 1.7 stanowi prze¬ gub kulowy dla pomocniczej tarczy sterujacej 5.1 do wskazywania polozenia wirnika.Sterowanie ogólne odbywa sie przez podno¬ szenie wspomnianego uchwytu 3.1 sterowania okresowego za pomoca nakretki 2.1, która pilot przekreca za posrednictwem ciegna 2.2 drazka 2.3 za pomoca ciegna 2.4.Uchwyt 3.1 sterowania okresowego posiada ¦u dolu korytko 3.2, w którym w polozeniu srod¬ kowym jest umieszczona wspólsrodkowo z wa¬ lem wirnikowym 1.5 na kulkach czworoboczna piramidka 3.3, której polozenie w plaszczyznie prostopadlej wzgledem walu wirnika jest na¬ stawiane za pomoca kciuka 3.4, a za pomoca kciuka 3.5 piramidka jest prowadzona tak, aby jej boki byly zawsze równolegle do swego po¬ lozenia pierwotnego. Tangens kata miedzy bo¬ kiem i powierzchnia podstawy jest przy tym mniejszy od wspólczynnika tarcia poslizgowe¬ go miedzy piramidka i czescia stykowa rozpor¬ ki 6, która rozpiera tarcze sterujaca 3.7 od pi¬ ramidki 3:3. Te cztery rozporki sa rozmieszcza^ ne symetrycznie wzgledem polozenia srodkowego piramidki (fig. 2). Aby dla niezbednego dzialar nia piramidka mogla byc mozliwie jak naj¬ mniejsza, mozna z korzyscia zastosowac rozpór- - 2 —ki hydraiuliczne z przekladnia zmniejszajaca, a mianowicie mozna zamocowac cylinder rózni¬ cowy 6.3 we wsporniku 3.6, podtrzymywanym przez uchwyt 3.1, przy czym dolny tlok 6.2 tego cylindra jest wiekszy niz górny tlok 6.4. Obydwa tloki 6.2 i 6.4 posiadaja kulki stykowe 6.1 i 6.5.Linie polaczeniowe srodków górnych przeciw¬ leglych kulek stykowych 6.5 sa .polozone w srod¬ ku przegubu kulkowego tarczy sterujacej 3.7, podtrzymywanej przez uchwyt 3.1. Obrotowy wieniec tarczy sterujacej 3.7 jest polaczony za pomoca ciegna 3.8 z drazkiem nastawozym 1.2 lopaty 1.1 wirnika. Ruch piramidki 3.3 jest re¬ gulowany przez wspomniane kciuki 3.4 i 3.5 w ten sposób, ze dla sterowania okresowego podluznego ruch pochodzacy od drazka stero¬ wego 3.9 .przenosi sie za pomoca ciegna 3.10, a dla sterowania okresowego poprzecznego — za po¬ moca wrzeciona 3.11 obracalnego w lozyskach 3.12.Obracajacy sie wieniec pomocniczej tarczy ste¬ rujacej 5.1 jest polaczony, za pomoca dwóch ciegien 5.2, z ramionami 1.4 glowicy 1.3 wirni¬ ka. Za pomoca tych ciegien pomocnicza tarcza sterujaca 5.1 wskazuje polozenie glowicy prze¬ gubowej wirnika, a tym samym równiez polo¬ zenie obracajacego sie wirnika 1 (fig. 3 14).Od nieobrotowej czesci pomocniczej tarczy ste¬ rujacej prowadzi poza tym ciegno 5.4 (fig. 2) do sprezystego ukladu sterowania okresowego po¬ przecznego. Te sprezyste uklady sa umieszczo¬ ne we wsporniku 4.2 (fig. 1 i 2). Uklad sprezysty posiada dzwignie 4.3, która przenosi impuls z po¬ mocniczej tarczy sterujacej 5.1 na rure skretna 4.4. Wewnatrz rury znajduje sie pret skretny 4.5, który na jednym koncu jest polaczony ze swo¬ bodnym koncem rury, a na drugim koncu po¬ siada zaklinowany drazek. W sprezystym ukla¬ dzie sterowania okresowego poprzecznego dzwi¬ gnia 4.6 tylko zaznaczona na rysunku, jest po¬ laczona za pomoca ciegna 4.7 z dzwignia 3.13 wrzeciona 3.11.Uklad sprezysty sterowania okresowego po¬ dluznego jest oznaczony przez dzwignie 4.8, wspóldzialajaca ze sprzeglem, uruchamianym za pomoca linki 4.9 Bowdena, której dzwignia znaj¬ duje sie na rekojesci dzwigni 3.9. Dzwignia 4.8 jest polaczona za pomoca ciegna 4.10 z kciukiem sterowniczym 3.4.Dzialanie ukladu wynika z fig. 3 i 4, przy czym w przeciwienstwie do przykladu wykona¬ nia wedlug fig. 1 sterowanie okresowe ma po¬ chylenie ku przodowi. Fig. 3 przedstawia lot w kierunku ku przodowi, przy czym drazek ste¬ rowy jest przestawiony, a slupek piramidkowy 3.3 jest cofniety. Po jego boku tylnym przesuwa sie kulka 6.1 duzego tloka rozporki hydraulicz¬ nej 6 i podnosi za pomoca kulki 6.5 malego tlo¬ ka tarcze sterujaca 3.7. Odwrotnie, przednia strona piramidki umozliwia opuszczenie kulki duzego tloka przedniej rozporki hydraulicznej i przekrecenie tarczy sterujacej w dól. Ruch du¬ zego tloka cylindra rozporki w kierunku do do¬ lu wspiera, nie przedstawiona na rysunku, spre¬ zyna naciskowa wewnatrz cylindra. Rozporki boczne przy wspomnianym ruchiu piramidki za¬ chowuja swe polozenie bez zmiany. Przy wy¬ chyleniu w bok drazka sterowego obraca sie ca¬ le wrzeciono 3.11 (fig. 1), a piramidka, której polozenie okreslaja kciuki 3.4 i 3.5, przesuwa sie w bok, wskutek czego powoduje wychylenie tar¬ czy sterujacej 3.7 w bok. Obydwa ruchy, podluz¬ ny i poprzeczny, moga byc wykonywane wspól¬ nie w jednym czasie. Obrotowy wieniec tarczy sterujacej zmusza, za pomoca ciegien 3.8 kazda lopate 1.1 do nastawienia swego kata w pla¬ szczyznie, okreslonej przez tarcze sterujaca. Ra¬ miona 1.4 glowicy wirnika przechylaja pomocni¬ cza tarcze sterujaca do plaszczyzny, równoleglej do plaszczyzny tarczy 1 wirnika, która przekre¬ ca wtedy za pomoca ciegna 5.3 dzwignie 4.3 spre¬ zystego ukladu. Przez zwolnienie sprzegla drazka 4.8 narzady sprezyste zostaja sprowadzone do polozenia odprezenia, a przez ponowne wlacze¬ nie sprzegla zostaje nastawione polozenie srod¬ kowe sprezystego ukladu dla lotu wyrówna¬ nego.W ukladzie wedlug fig. 1, 2 i 3, uklad spre¬ zysty dla zmiany polozenia tarczy wirnika, przy puszczonym drazku sterowym, posiada charak¬ ter ustateczniajacy, gdyz przy wlasciwie dobra¬ nych stosunkach sprezystego ukladu mozna osiagnac to, iz nawet przy zmianie nachylenia tarczy wirnika uklad przestawia sterowanie okresowe przeciw kierunkowi zmian nachylenia i w ten sposób sam zmienia swój wplyw, bez wspóludzialu pilota. Wynika wiec z tego, ze uklad ten moze do pewnego stopnia zastapic urzadzenie stabilizacyjne smiglowca, gdyz zmia¬ na nachylenia wirnika zachodzi czesciej niz zmiana nachylenia kadluba, który posiada wiekszy moment bezwladnosci. Przy zmianie nachylenia kadluba uklad czesciowo sprzyjalby lotowi w kierunku nachylenia kadluba. Przypa¬ dek ten jednak moze zdarzyc sie praktycznie tylko przez zmiane polozenia srodka ciezkosci smiglowca, a w takim przypadku pilot nie be¬ dzie zapewne lecial z puszczonym drazkiem ste- -3-rowym. Gdy pilot trzyma drazek sterowy 3.9, od¬ czuwa reka sile, z jaka musialby przezwyciezyc opór sprezystego ukladu, aby spowodowac po¬ wrót tarczy wirnika do polozenia pierwotnego.Azeby pilot trzymajac podczas lotu draaek sterowy, odczuwal tak samo sile jak w samolo¬ cie, uklad sprezysty musi byc nastawiony tak, jak uwidoczniono na fig. 4. Przy zmianie polo¬ zenia wirnika pilot odczuwa na rekojesci drazka sterowego sile, której przeciwstawia sie podswia¬ domie przez wychylenie przeciwko dzialaniu tej sily i sprowadza w ten sposób wirnik do polo¬ zenia pierwotnego. Obydwa te sposoby moga byc wykonywane jednoczesnie przez odpo¬ wiednie zespolenie, przy czym podczas lotu w poblizu ziemi zostaje wlaczone sterowanie wedlug fig. 4, a podczas lotu wysokiego dziala wlaczony sprezysty uklad, wedlug fig. 3. PL