RU176133U1

RU176133U1 - HELICOPTER SCREW BLADE

Info

Publication number: RU176133U1
Application number: RU2017124131U
Authority: RU
Inventors: Валентин Иванович Сергиенко; Юрий Петрович Денисенко; Виталий Георгиевич Добржанский; Юрий Фёдорович Огнев; Олег Шамильевич Бердиев
Priority date: 2017-07-06
Filing date: 2017-07-06
Publication date: 2018-01-09

Abstract

Полезная модель относится к авиационной технике и касается виброустойчивой лопасти несущего винта вертолета. Лопасть содержит обшивку из наружного и внутреннего пакетов C-образного профиля с центровочным грузом, прикрепленным к носовой части внутреннего пакета, установленный в хвостовой части плоский концевой пакет и размещенные во внутреннем и наружном пакетах сотоблоки, ячейки которых заполнены не содержащим паров воды воздухом или газом с инертными свойствами под давлением, на 8-10% превышающим атмосферное. Технический результат - снижение уровня нежелательных вибраций винта вертолета за счет полного исключения вибраций, обусловленных нарушением центровки лопасти из-за скопления конденсата. 1 илл.The utility model relates to aircraft and relates to a vibration-proof rotor blade of a helicopter. The blade contains a lining of the outer and inner packages of the C-shaped profile with a centering weight attached to the bow of the inner package, a flat end package installed in the rear part, and cell blocks placed in the inner and outer packages, the cells of which are filled with air or gas not containing water vapor with inert properties under pressure, 8-10% higher than atmospheric. EFFECT: reduction of the level of undesirable vibrations of a helicopter rotor due to the complete exclusion of vibrations caused by a violation of the centering of the blade due to accumulation of condensate. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к авиационной технике и касается и касается виброустойчивой лопасти несущего винта вертолета.The utility model relates to aeronautical engineering and concerns and concerns the vibration-proof rotor blade of a rotor of a helicopter.

Лопасти несущего винта, изготавливаемые из полимерных композиционных материалов, обладающих высокой удельной прочностью и высокой усталостную стойкостью, обнаруживают достаточно высокую прочность и стабильность, однако лопасти известных конструкций с использованием пористого либо ячеистого заполнителя, в недостаточной мере защищены от попадания влаги внутрь лопасти. В частности, сотовый заполнитель содержит атмосферный воздух с водяными парами, которые при определенной температуре конденсируются.. Вода, перетекая, скапливается у задней кромки лопасти, что является причиной смещения назад ее поперечной центровки и приводит к разбалансированности несущего винта. Упомянутая разбалансированность и возникающий в результате нарушения поперечной центровки флаттер лопастей приводят к «размыву» конуса вращения и вызывают сильную тряску вертолета.The rotor blades made of polymer composite materials with high specific strength and high fatigue resistance exhibit a sufficiently high strength and stability, however, the blades of known designs using porous or cellular aggregate are not adequately protected from moisture entering the blades. In particular, the honeycomb core contains atmospheric air with water vapor, which condenses at a certain temperature. Water flowing around accumulates at the trailing edge of the blade, which causes its transverse centering to be displaced back and the rotor unbalanced. The mentioned imbalance and the flutter of the blades resulting from the violation of the transverse centering of the blades lead to the “erosion” of the rotation cone and cause the helicopter to shake violently.

Известна лопасть несущего винта в виде монолитной интегральной структуры, сформированной пошаговым горячим прессованием (RU 2541574, опубл. 2015.02.20), конструктивно выполненная по безлонжеронной силовой схеме с пенопластовым сердечником из материала с изотропной ячеистой структурой по всей длине хорды и работающей обшивкой в виде охватывающей пенопластовый сердечник многослойной оболочки из полимерно-композиционных материалов, выполненной с переменной толщиной контура вдоль радиуса несущего винта и хорды лопасти, при этом в носовой части лопасти между слоями оболочки размещены секции центровочного груза, поверх внешнего слоя - противоэрозийная оковка. В ячейках пенопластового сердечника остается атмосферный воздух, содержащий водяные пары, которые конденсируются при изменении температурного режима, при этом скопившаяся в одном месте вода может послужить причиной смещения поперечной центровки панели и привести к разбалансированности несущего винта.Known rotor blade in the form of a monolithic integrated structure formed by hot pressing step by step (RU 2541574, publ. 2015.02.20), structurally made according to the bezheronny power circuit with a foam core made of a material with an isotropic cellular structure along the entire length of the chord and working sheathing in the form of covering a foam core of a multilayer shell made of polymer composite materials made with a variable thickness of the contour along the radius of the rotor and the chord of the blade, while in the bow between the layers of the shell placed sections of the centering load, on top of the outer layer - erosion control. In the cells of the foam core, atmospheric air remains, containing water vapor, which condenses when the temperature regime changes, while the water accumulated in one place can cause a shift in the transverse centering of the panel and lead to imbalance of the rotor.

Известна лопасть винта вертолета лонжеронной конструкции из полимерных композиционных материалов (CN 102490899, опубл. 2012.06.13), содержащая C-образный лонжерон, балансировочный груз в носовой части, пористый заполнитель из пеноматериала и обшивку из пяти слоев материала обшивки, сначала опрессованных после укладки каждого слоя в вакууме при температуре ±45°С, а затем подвергнутая горячему прессованию при давлении до 18,7 МПа и температуре до 120-125°C. Наличие пористого заполнителя, в порах которого находится атмосферный воздух с водяными парами, свидетельствует о возможности появления сконденсировавшейся влаги, которая скопившись в достаточном количестве может привести к разбалансированности лопасти и несущего винта.Known rotor propeller blade of a spar structure made of polymer composite materials (CN 102490899, publ. 2012.06.13), containing a C-shaped spar, balancing weight in the bow, porous foam core and lining of five layers of sheathing material, first crimped after laying each layer in vacuum at a temperature of ± 45 ° C, and then subjected to hot pressing at a pressure of up to 18.7 MPa and a temperature of up to 120-125 ° C. The presence of a porous filler, in the pores of which there is atmospheric air with water vapor, indicates the possibility of condensed moisture, which accumulated in sufficient quantities can lead to imbalance of the blade and the rotor.

Известна лопасть несущего воздушного вита из композиционных материалов, изготовленная формованием в пресс-форме (RU 2561827, опубл. 2015.09.10), конструкция которой имеет безлопжеронную компоновку, при этом на всей длине лопасти ее силовой каркас состоит из высокопрочной оболочки, собранной из продольно расположенных пакетов листов волокнистых композитных материалов, а во всех свободных внутренних полостях лопасти также на всей ее длине размещен заполнитель в виде вкладышей из пористых материалов. Внутренние вкладыши, а также антиабразивная оковка, установленная на передней кромке лопасти непрерывно по всей ее длине, выполняют одновременно функции конструктивных элементов лопасти и технологических компонентов при ее изготовлении. Пористый материал вкладышей собирает в себе водяные пары, проникающие в его поры из атмосферного воздуха, которые сконденсировавшись могут привести к дисбалансу лопасти и несущего винта, и появлению вибраций с вредными последствиями.A known blade of a supporting air vita from composite materials made by molding in a mold (RU 2561827, publ. 2015.09.10), the design of which has a bezero-free configuration, while along the entire length of the blade its power frame consists of a high-strength shell assembled from longitudinally arranged packs of sheets of fibrous composite materials, and in all the free internal cavities of the blade the aggregate in the form of inserts of porous materials is also placed along its entire length. The inner liners, as well as the anti-abrasive forging, mounted on the leading edge of the blade continuously along its entire length, simultaneously perform the functions of the structural elements of the blade and technological components in its manufacture. The porous material of the liners collects water vapor that penetrates into its pores from atmospheric air, which, when condensed, can lead to an imbalance of the blade and the rotor, and the appearance of vibrations with harmful consequences.

Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является лопасть несущего винта вертолета, описанная в патенте RU 2547672, опубл. 2015.04.10), содержащая соединенные наружный и внутренний пакеты C-образного профиля, выполненные из листов препрега, с центровочным грузом, прикрепленным к носовой части внутреннего пакета, и повторяющий форму лопасти заполнитель из ячеистого термокопрессионного пенопласта (сотоблок), размещенный во внутреннем и наружном пакетах таким образом, что внутренний пакет охватывает сотоблок по части его ширины, а наружный пакет - по всей ширине, и установленный в хвостовой части плоский концевой пакет.Closest to the claimed utility model is the rotor blade of a helicopter described in patent RU 2547672, publ. 2015.04.10), containing the connected outer and inner packages of the C-shaped profile made of prepreg sheets, with a centering weight attached to the bow of the inner package, and a blade-like filler made of cellular thermocompressive foam (cell block), located in the inner and outer packages in such a way that the inner package covers the honeycomb in part of its width, and the outer package - over the entire width, and a flat end package installed in the rear part.

Известная лопасть не обнаруживает достаточного снижения уровня нежелательных вибраций при вращении, причиной которых является накопление влаги в результате конденсации водяных паров, содержащихся вместе с воздухом в ячеистом заполнителе.The known blade does not detect a sufficient reduction in the level of unwanted vibrations during rotation, the cause of which is the accumulation of moisture as a result of condensation of water vapor contained in the cellular aggregate together with air.

Задачей предлагаемой полезной модели является разработка конструкции лопасти несущего винта вертолета, исключающей возможность конденсации водяных паров и накопления влаги в количествах, которые могли бы привести к смещению центровки лопасти и вызвать нежелательные вибрации при ее вращении.The objective of the proposed utility model is to develop the design of the rotor blade of the helicopter, eliminating the possibility of condensation of water vapor and moisture accumulation in quantities that could lead to a displacement of the centering of the blade and cause unwanted vibrations during its rotation.

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в снижении уровня нежелательных вибраций винта вертолета за счет полного исключения вибраций, обусловленных присутствием паров воды в полостях ячеистого заполнителя и скоплением конденсата.The technical result of the proposed utility model is to reduce the level of undesirable vibrations of the helicopter rotor due to the complete exclusion of vibrations caused by the presence of water vapor in the cavities of the cellular aggregate and the accumulation of condensate.

Указанный технический результат достигают лопастью несущего винта, содержащей соединенные наружный и внутренний пакеты С-образного профиля, с центровочным грузом, прикрепленным к носовой части внутреннего пакета, сотоблок, размещенный во внутреннем и наружном пакетах, и установленный в хвостовой части плоский концевой пакет, которая, в отличие от известной, содержит сотоблок, ячейки которого заполнены закачанным под давлением, на 8-10% превышающим атмосферное, осушенным воздухом или не содержащим паров воды инертным газом.The specified technical result is achieved by a rotor blade containing the connected outer and inner packages of a C-shaped profile, with a centering weight attached to the bow of the inner package, a cell block placed in the inner and outer packages, and a flat end package installed in the rear part, which, unlike the known one, it contains a honeycomb, the cells of which are filled with pumped under pressure, 8-10% higher than atmospheric, dried air or inert gas not containing water vapor.

Предлагаемая лопасть схематично показана на чертеже, где 1 - сотоблок, 2 - верхний пакет обшивки, 3 - нижний пакет обшивки, 4 - центровочный груз, 5 - концевой элемент, 6 - оковка с резиновой накладкой.The proposed blade is shown schematically in the drawing, where 1 is the honeycomb block, 2 is the upper lining package, 3 is the lower lining package, 4 is the centering load, 5 is the end element, 6 is the forging with a rubber lining.

Обшивка лопасти содержит два слой, верхний из которых, образован пакетом 2 из листов препрега и охватывает по всей ширине сотоблок (ячеистый заполнитель) 1, выполненный из пенопласта с объемной перфорацией, при этом внутренний пакет 3 охватывает сотоблок по части его ширины. Между внутренним 3 и внешним 2 пакетами обшивки размещен центровочный груз 4.The blade sheathing contains two layers, the upper one of which is formed by a package 2 of prepreg sheets and covers the honeycomb block (cellular aggregate) 1 made of foam plastic with volume perforation over the entire width, while the inner bag 3 covers the honeycomb in part of its width. Between the inner 3 and outer 2 sheathing packages placed centering load 4.

Концевой элемент 5, расположенный в хвостовой части, выполнен в виде плоского пакета из спрессованных листьев препрега. В носовой части лопасти поверх обшивки установлена металлическая оковка 6 с резиновой накладкой.The end element 5, located in the rear part, is made in the form of a flat package of pressed leaves of the prepreg. In the bow of the blade over the casing is a metal shackle 6 with a rubber pad.

Из сотоблока перед его соединением с наружным и внутренним пакетами, образующими обшивку лопасти, удаляют атмосферный воздух, содержащий пары воды. Соединение сотоблока с обшивкой осуществляют в автоклаве с избыточным давлением 8-10% в атмосфере сухого воздуха либо газа с инертными свойствами, например, азота, не содержащей водяных паров, одновременно с заполнением его ячеек.Before connecting it to the outer and inner bags forming the casing of the blade, atmospheric air containing water vapor is removed from the honeycomb. The connection of the honeycomb block with the casing is carried out in an autoclave with an excess pressure of 8-10% in an atmosphere of dry air or a gas with inert properties, for example, nitrogen that does not contain water vapor, while filling its cells.

Заполненный закачанным под давлением сухим воздухом или газом с инертными свойствами сотоблок (перфорированный по всему объему пенопласт) позволяет полностью исключить попадание паров воды и образование конденсата внутри лопасти и полностью устранить вибрации винта, вызванные скоплением конденсата и нарушением центровки лопасти. Таким, образом, предлагаемая лопасть обеспечивает значительный вклад в снижение общего уровня вредоносных вибраций.A honeycomb block filled with pressurized dry air or gas with inert properties (foam perforated throughout the volume) completely eliminates the ingress of water vapor and condensation inside the blade and completely eliminates screw vibrations caused by condensation accumulation and impaired blade alignment. Thus, the proposed blade provides a significant contribution to reducing the overall level of harmful vibrations.

Claims

The rotor blade containing the casing of the outer and inner packages of the C-shaped profile with a centering weight attached to the bow of the inner package, cell blocks placed in the inner and outer packages, and a flat end package installed in the rear part, characterized in that the cells of the cell blocks filled with water-free air or gas with inert properties under pressure, 8-10% higher than atmospheric.