RU2155702C1

RU2155702C1 - System of two coaxial main rotors of flying vehicle

Info

Publication number: RU2155702C1
Application number: RU99108371A
Authority: RU
Inventors: Б.С. Малышев; А.И. Соловьев; Г.В. Зевиг; В.В. Беляев; В.К. Хрибков; А.А. Власов; Н.Н. Пономарев; Б.Я. Поднебеснов
Original assignee: Кумертауское авиационное производственное предприятие
Priority date: 1999-04-15
Filing date: 1999-04-15
Publication date: 2000-09-10

Abstract

FIELD: aeronautical engineering; main rotors of flying vehicle. SUBSTANCE: proposed system includes reduction gear with two coaxial shafts, main rotor hubs, main rotor control circuits, two wobble plates and main rotor collective and differential pitch control mechanism. Shaft of upper main rotor is made axial downward motion bringing the lifting system to initial position without any adjustment. EFFECT: reduced overall size in height of coaxial helicopter both in parking position and in transportation. 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области авиационной техники, а именно к системам несущих винтов летательных аппаратов. The present invention relates to the field of aeronautical engineering, and in particular to rotor systems of aircraft.

Известны системы соосных несущих винтов, служащие для создания подъемной силы и для управления летательным аппаратом, реализованные на вертолетах Ка-26, Ка-32 и описанные в руководствах по технической эксплуатации этих вертолетов, изданных фирмой Открытого Акционерного Общества "Камов". Known systems of coaxial rotors, which serve to create a lifting force and to control the aircraft, implemented on Ka-26, Ka-32 helicopters and described in the manuals for the technical operation of these helicopters, published by the Kamov Open Joint Stock Company.

Несущие системы соосных вертолетов имеют большие габариты по высоте, так как для исключения возможности соударения лопастей, вращающихся в разных направлениях верхнего и нижнего несущих винтов, их разносят по высоте на величину, равную 0,2R-радиуса винта (см. Л.С. Вильдгрубе, стр. 26, "ВЕРТОЛЕТЫ расчет интегральных аэродинамических характеристик и летно-технических данных", - М. Машиностроение, 1977 г.), то есть, для вертолета Ка-26 с диаметром несущего винта 13 м увеличение габаритного размера по высоте составляет 1,3 м, для Ка-32 эта величина составляет 1,6 м. The bearing systems of coaxial helicopters are large in height, since in order to exclude the possibility of collision of the blades rotating in different directions of the upper and lower rotors, they are spaced apart in height by an amount equal to 0.2R radius of the rotor (see L.S. Wildgrube , p. 26, “HELICOPTERS calculation of integrated aerodynamic characteristics and flight technical data”, M. Mashinostroenie, 1977), that is, for a Ka-26 helicopter with a rotor diameter of 13 m, the overall height increase is 1, 3 m, for Ka-32 this value is t 1.6 m.

Относительно большой габаритный размер по высоте у вертолетов с соосной несущей системой по сравнению с одновинтовыми вертолетами такой же грузоподъемности усложняет их обслуживание при эксплуатации, для них требуются высокие помещения - ангары, что особенно трудно выполнимо при базировании соосных вертолетов на корабле, более того большой размер по высоте приводит к необходимости демонтажа главного редуктора при транспортировке соосного вертолета с последующей сборкой, повторным проведением контрольно-испытательных полетов. The relatively large overall height dimension for helicopters with a coaxial bearing system compared to single-rotor helicopters of the same carrying capacity complicates their maintenance during operation, they require high rooms - hangars, which is especially difficult when basing coaxial helicopters on a ship, moreover, the large size is height leads to the need to dismantle the main gearbox during transportation of the coaxial helicopter with subsequent assembly, re-conducting control and test flights.

Наиболее близким решением из известных является система соосных несущих винтов вертолета Ка-32, содержащая редуктор с двумя соосными валами, вращающимися в противоположных направлениях, на которых закреплены втулки несущих винтов, также содержащая цепи управления каждым из несущих винтов, включающие два автомата перекоса - нижний и верхний, две ползушки - нижнюю и верхнюю, механизм общего и дифференциального шага и тяги, связывающие эти агрегаты, причем автомат перекоса нижний - нижнего несущего винта - установлен неподвижно на верхней части редуктора под нижним несущим винтом и с осевыми шарнирами лопастей нижнего несущего винта связан тягами через качалки нижней ползушки, а автомат перекоса верхний - верхнего несущего винта - установлен на валу редуктора в пространстве между верхним и нижним несущими винтами и связан с нижним автоматом перекоса обеспечивающими их параллельность тягами. Верхний автомат перекоса связан тягами через качалки верхней ползушки с осевыми шарнирами лопастей верхнего несущего винта. Ползушки - нижняя и верхняя - установлены на валу верхнего несущего винта, в пространстве между верхним и нижним винтами, и связаны, посредством болтов в прорезях вала и тяг, пропущенных внутри вала, с рычажно-винтовым механизмом, управляющим общим и дифференциальным шагом несущих винтов, установленным в нижней части редуктора. The closest solution known is the Ka-32 helicopter rotor system, containing a gearbox with two coaxial shafts rotating in opposite directions, on which rotor bushes are fixed, also containing control circuits for each rotor, including two swashplate - the lower and upper, two crawlers - lower and upper, the mechanism of the general and differential pitch and traction connecting these units, and the lower swash plate - the lower rotor - is fixedly mounted on the upper part The gearbox under the lower rotor and with the axial hinges of the blades of the lower rotor are connected by rods through the rockers of the lower crawler, and the upper skew automatic gearbox - of the upper main rotor - is mounted on the gearbox shaft in the space between the upper and lower rotor screws and connected to the lower swashplate providing them parallelism of rods. The upper swashplate is connected by rods through the rockers of the upper crawler with the axial hinges of the blades of the upper rotor. Crawlers - lower and upper - are mounted on the shaft of the upper rotor, in the space between the upper and lower screws, and are connected, by means of bolts in the slots of the shaft and rods, passed inside the shaft, with a lever-screw mechanism that controls the common and differential pitch of the rotors, mounted at the bottom of the gearbox.

У прототипа - несущей системы вертолета Ка-32 - так же, как и у других известных несущих систем соосных вертолетов, верхний несущий винт вынесен высоко вверх и не подлежит уборке в нерабочем состоянии, что вызывает трудности при эксплуатации вертолета, а также приводит к необходимости демонтировать главный редуктор при транспортировании вертолета. The prototype - the supporting system of the Ka-32 helicopter - just like other known supporting systems of coaxial helicopters, the upper rotor is high up and cannot be cleaned inoperative, which causes difficulties in the operation of the helicopter, and also leads to the need to dismantle main gearbox for transporting a helicopter.

Целью предлагаемого изобретения является обеспечение возможности уменьшения габаритного размера по высоте соосного вертолета, при стояночном положении или при его транспортировании за счет складывания несущей системы по высоте путем осевого перемещения вниз вала верхнего несущего винта до упора его втулки о втулку нижнего винта и, наоборот, обеспечение возможности раскладывания - восстановления рабочего положения несущей системы путем осевого перемещения вверх вала верхнего винта и приведения несущей системы в исходное рабочее положение без каких-либо регулировок. The aim of the invention is to provide the possibility of reducing the overall dimension in height of the coaxial helicopter when it is parked or when transporting it by folding the carrier system in height by axially moving the top rotor shaft down to the stop of its sleeve against the lower rotor sleeve and, conversely, making it possible unfolding - restoring the working position of the bearing system by axially moving up the shaft of the upper screw and bringing the bearing system to the original working floor Change without any adjustments.

Указанная цель достигается тем, что в системе двух соосных несущих винтов летательного аппарата, содержащей редуктор с двумя соосными валами, вращающимися в противоположных направлениях, на которых закреплены втулки несущих винтов, а также содержащей цепи управления каждым из несущих винтов, включающие два автомата перекоса и механизм управления общим и дифференциальным шагом несущих винтов, вал верхнего несущего винта редуктора выполнен с возможностью осевого перемещения относительно своих опор и приводной шестерни редуктора, при этом управление несущими винтами выполнено таким образом, что снаружи вала редуктора верхнего несущего винта, в пространстве между верхним и нижним винтами, отсутствуют какие-либо элементы конструкции вследствие того, что автомат перекоса верхнего несущего винта расположен в нижней части корпуса редуктора, выполнен с возможностью своего осевого перемещения относительно редуктора и связан быстроразъемными соединениями с тягами управления лопастями верхнего несущего винта, проведенными внутри вала верхнего несущего винта, автомат перекоса нижнего несущего винта расположен в верхней части корпуса редуктора с возможностью своего осевого перемещения и связан тягами с осевыми шарнирами лопастей нижнего несущего винта, а для осевого перемещения автоматов перекоса, с целью управления общим и дифференциальным шагом несущих винтов, применен рычажный параллелограмно-суммирующий механизм. This goal is achieved by the fact that in a system of two coaxial rotors of an aircraft, comprising a gearbox with two coaxial shafts rotating in opposite directions, on which rotor bushes are fixed, and also containing control circuits of each rotor, including two swash plates and a mechanism control the total and differential pitch of the rotors, the shaft of the upper rotor of the gearbox is made with the possibility of axial movement relative to its supports and the drive gear of the gearbox, when ohm, the control of the rotors is performed in such a way that outside the shaft of the gearbox of the upper rotor, in the space between the upper and lower screws, there are no structural elements due to the fact that the skew automatic machine of the upper rotor is located in the lower part of the gear case axial movement relative to the gearbox and connected by quick disconnect connections to the control rods of the blades of the upper rotor, held inside the shaft of the upper rotor, the machine automatically the braid of the lower rotor is located in the upper part of the gear case with the possibility of its axial movement and is connected by rods to the axial hinges of the blades of the lower rotor, and for the axial movement of the swash plate, in order to control the total and differential pitch of the rotors, a lever parallelogram-summing mechanism is used.

На фиг. 1 изображена предложенная система двух соосных несущих винтов в рабочем положении вертолета - вал верхнего несущего винта в поднятом вверх положении. In FIG. 1 shows the proposed system of two coaxial rotors in the working position of the helicopter - the shaft of the upper rotor in the raised position.

В редукторе 1 на подшипниковых опорах 2 установлен полый вал 3, на котором сверху закреплена втулка 4 нижнего несущего винта, на которой установлены осевые шарниры 27 лопастей нижнего несущего винта. На валу 3 закреплена шестерня, передающая ему вращение от шестерен редуктора. Внутри вала 3 расположен полый вал 5 с втулкой 6 верхнего несущего винта. Вал 5 установлен с подвижной посадкой, со шлицевым соединением в гильзе 7, являющейся опорой вала, гильза 7 опирается на подшипники 8, при этом гильза 7 является одновременно и ступицей шестерни, которая валу 5 через шлицы передает вращение от шестерен редуктора. Вал 5 от осевого перемещения вверх фиксируется упором буртика в нижний торец гильзы, от перемещения вниз упором фиксаторов 9 вала в пазах гильзы. На верхней части корпуса редуктора установлен автомат перекоса 10 нижнего несущего винта с возможностью его осевого перемещения в шлицах корпуса редуктора, кольцо управления 19 автомата перекоса связано тягами 11 с осевыми шарнирами лопастей втулки нижнего несущего винта. На нижней части корпуса редуктора, также на шлицах и с возможностью осевого перемещения установлен автомат перекоса 12 верхнего несущего винта, кольцо управления 18 которого своими тягами 13 через качалки 14 и далее тяги 15, проведенные внутри вала 5, через качалки 16 и тяги 17 связано с осевыми шарнирами 28 лопастей втулки верхнего несущего винта. Кольца управления 18 верхнего и 19 нижнего автоматов перекоса соединены между собой тягами 37, (38 - не показана) и связаны тягами 39, 40 с механизмом продольно-поперечного управления 25 и с ручкой управления циклическим шагом 26. Подвижные стаканы 20 верхнего и 21 нижнего автоматов перекоса связаны при помощи рычагов 41, 42 с рычажным параллелограмно-суммирующим механизмом 22, управляющим общим и дифференциальным шагом обоих несущих винтов. Через этот механизм стаканы 20, 21 связаны с педалями 32 путевого управления и с рычагом "шаг-газ" 29 управления общего шага несущих винтов. Соединения тяг 13 с качалками 14 выполнены быстроразъемной конструкции, в этих соединениях оси 23 выполнены с лысками, а проушины качалок 14 имеют прорези по ширине, равной высоте лысок на осях, через которые оси могут вставляться в проушины качалок, кроме того, головки осей имеют вырезы, которыми оси фиксируются при помощи фиксаторов 24 в одном из двух положений "открыто" либо "закрыто". In the gearbox 1, on the bearing bearings 2, a hollow shaft 3 is mounted on which a lower rotor bush 4 is mounted on top, on which axial joints 27 of the lower rotor blades are mounted. A gear is fixed on the shaft 3, transmitting rotation to it from the gears of the gearbox. Inside the shaft 3 is a hollow shaft 5 with a sleeve 6 of the upper rotor. The shaft 5 is installed with a movable landing, with a spline connection in the sleeve 7, which is the support of the shaft, the sleeve 7 is supported by bearings 8, while the sleeve 7 is also the hub of the gear, which transmits the rotation of the gear gears to the shaft 5 through the splines. The shaft 5 from the axial upward movement is fixed by the abutment of the shoulder in the lower end of the sleeve, from moving downward by the stop of the clamps 9 of the shaft in the grooves of the sleeve. A swash plate 10 of the lower rotor is mounted on the upper part of the gear case with the possibility of axial movement in the splines of the gear housing, the control ring 19 of the swash plate is connected by rods 11 with axial hinges of the blades of the lower rotor bushing. On the lower part of the gear case, also on the slots and with the possibility of axial movement, a swash plate 12 of the upper rotor is installed, the control ring 18 of which through its rods 13 through the rockers 14 and then rods 15, carried inside the shaft 5, through the rockers 16 and rods 17 is connected with axial joints of 28 blades of the upper rotor hub. The control rings 18 of the upper and 19 lower swash plates are interconnected by rods 37, (38 not shown) and connected by rods 39, 40 with a longitudinal-transverse control mechanism 25 and with a cyclic pitch control knob 26. Movable glasses 20 of the upper and 21 lower machines the skew are connected by levers 41, 42 with the lever parallelogram-summing mechanism 22, which controls the common and differential pitch of both rotors. Through this mechanism, glasses 20, 21 are connected with directional pedals 32 and with a step-gas lever 29 for controlling the common pitch of the rotors. The connections of the rods 13 with the rockers 14 are made of quick-disconnect construction, in these joints the axles 23 are made with flats, and the eyes of the rockers 14 have slots in width equal to the height of the flats on the axes through which the axes can be inserted into the eyes of the rockers, in addition, the axle heads have cutouts , with which the axes are fixed using the clamps 24 in one of two positions "open" or "closed".

На фиг.2, изображена несущая система в сложенном по высоте положении. Figure 2, shows the carrier system in a folded height position.

Складывание несущей системы по высоте осуществляется за счет осевого перемещения вниз вала верхнего винта редуктора следующим образом. Folding the carrier system in height is due to the axial movement down the shaft of the upper gear screw as follows.

Сначала рассоединяют шарнирные связи тяг 13 от автомата перекоса верхнего несущего винта с качалками 14 (количество таких связей, подлежащих рассоединению - соединению, равно количеству лопастей у верхнего несущего винта), для чего отжимаются пружинные фиксаторы 24, фиксирующие оси 23 тяг 13 в положении "закрыто", и головки осей поворачивают на 90^o в положение "открыто", при этом лыски на осях располагаются вдоль направления прорезей в проушинах качалок и тяги 13 выводят из соединения с качалками 14, затем, отжимая подпружиненные фиксаторы 9, фиксирующие верхнее рабочее положение вала 5, выводят их из пазов в гильзе 7 редуктора, и опускают вал в шлицах гильзы до упора втулки 6 верхнего несущего винта о втулку 4 нижнего несущего винта.First, the hinged links of the rods 13 are disconnected from the swash plate of the upper rotor with the rockers 14 (the number of such bonds to be disconnected - the connection is equal to the number of blades at the upper rotor), for which the spring clips 24 are fixed, fixing the axis 23 of the rods 13 in the closed position "and head axes rotated by 90 ^o in the" open "position, the flats on axles arranged along a direction of the slits in the rocking lugs 13 and the thrust output from the connection to the rockers 14 and then, overcoming the spring-loaded clamps 9, with fixed guides the upper operating position of the shaft 5, remove them from the slots in the sleeve gear 7, and is lowered in shaft sleeve splined to the sleeve 6 of the upper abutment of the rotor hub 4 of the lower rotor.

Раскладывание - приведение несущей системы в рабочее положение - осуществляется в обратной последовательности. Unfolding - bringing the carrier system into position - is carried out in the reverse order.

Поднимается вал 5 верхнего несущего винта до упора своим буртиком в край гильзы 7, при этом фиксаторы 9 вала под действием своих пружин заходят в пазы гильзы и стопорят вал 5 от осевого перемещения вниз, после этого вставляют оси 23 тяг 13 через прорези в проушинах качалок 14 и поворачивают головки осей 23 в фиксируемое положение "закрыто", при этом фиксаторы 24 под действием своих пружин заходят в вырезы на головках осей и стопорят оси 23 от поворачивания, оси будут повернуты лысками на невыпадение, то есть лыски на осях расположатся перпендикулярно направлению пазов в проушинах качалок, после этого несущая система приведена в рабочее положение. Raises the shaft 5 of the upper rotor against the stop with its shoulder in the edge of the sleeve 7, while the clamps 9 of the shaft under the action of their springs go into the grooves of the sleeve and lock the shaft 5 from axial movement down, then insert the axis 23 of the rods 13 through the slots in the eyes of the rocking chair 14 and turn the heads of the axles 23 to the locked position “closed”, while the latches 24 under the action of their springs go into the cutouts on the heads of the axes and stop the axes 23 from turning, the axes will be turned flats for failure, that is, the flats on the axes will be perpendicular the direction of the grooves in the eyes of the rocking chair, after which the supporting system is brought into working position.

Уменьшение высоты несущей системы соосного вертолета за счет складывания несущей системы по высоте путем осевого перемещения вниз вала верхнего несущего винта до упора его втулки о втулку нижнего винта и, наоборот, обеспечение возможности раскладывания - восстановления рабочего положения несущей системы путем осевого перемещения вверх вала верхнего винта и приведения несущей системы в исходное рабочее положение без каких-либо регулировок упрощает обслуживание соосного вертолета при эксплуатации, а учитывая что соосные вертолеты широко используются с базированием на кораблях, уменьшение высоты при относительно малых размерах по длине и ширине упрощает решение проблемы их размещения на корабле. Кроме того, при транспортировке соосных вертолетов с несущей системой, выполненной по предлагаемому изобретению, исключается необходимость демонтажа с вертолета главного редуктора, что позволяет использовать вертолет по его назначению сразу же после выгрузки из транспортного средства - это особенно важно в случае транспортировки вертолета к месту чрезвычайной ситуации. Reducing the height of the carrier system of the coaxial helicopter by folding the carrier system in height by axially moving the top rotor shaft down to the stop of its sleeve against the bottom rotor sleeve and, conversely, enabling folding - restoring the working position of the carrier system by axially moving the top rotor shaft up and bringing the carrier system to its original operating position without any adjustments simplifies maintenance of the coaxial helicopter during operation, and given that the coaxial helicopters are wide the eye is used based on ships, reducing the height with relatively small dimensions in length and width simplifies the solution to the problem of their placement on the ship. In addition, when transporting coaxial helicopters with a carrier system made according to the invention, the need for dismantling the main gearbox from the helicopter is eliminated, which allows the helicopter to be used for its intended purpose immediately after unloading from the vehicle - this is especially important in the case of transporting the helicopter to the emergency site .

Claims

A system of two coaxial rotors of an aircraft, comprising a gearbox with two coaxial shafts rotating in opposite directions, on which rotor bushes are fixed, also containing control circuits for each of the rotors, including two swash plates and a control mechanism for the common and differential pitch of the rotors, characterized in that, in order to reduce the overall dimension in height of the coaxial helicopter when it is inoperative parking or transported position and to enable recovery Without adjusting the working position of the helicopter, the shaft of the upper rotor of the gearbox is made with the possibility of its axial movement relative to the bearings and the drive gear of the gearbox, while the control of the rotors is performed in such a way that there are no external rotors in the space between the upper and lower rotors any structural elements due to the fact that the swash plate of the upper rotor is located in the lower part of the gear housing is made with the possibility of its axial shift relative to the gearbox and is connected by quick-disconnect couplings to the control rods of the upper rotor blades, carried out inside the upper rotor shaft, the lower rotor swash plate is located in the upper part of the gearbox with the possibility of its axial movement and is connected by axle joints of the lower rotor blades, and for axial movement of the swash plate to control the total differential pitch of the rotors, a lever parallelogram-summing mechanism is used.