RU2263607C1

RU2263607C1 - Helicopter

Info

Publication number: RU2263607C1
Application number: RU2004109706/11A
Authority: RU
Inventors: С.В. Михеев (RU); С.В. Михеев; Б.А. Губарев (RU); Б.А. Губарев; В.П. Вагис (RU); В.П. Вагис
Original assignee: Открытое акционерное общество "Камов"
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2004-04-01
Publication date: 2005-11-10
Also published as: RU2004109706A

Abstract

FIELD: aeronautical engineering; helicopters with coaxial main rotors.

SUBSTANCE: proposed helicopter has fuselage, power plant with transmission and gearbox on whose shafts coaxial main rotor is mounted, control system with differential blade pitch control mechanism made in form of leverage with non-rotating rod located inside shaft of upper main rotor which is movable in axial direction and is kinematically linked with bell cranks mounted above upper main rotor and connected with blade carriers. Helicopter is provided with hollow fixed support located inside shaft of upper main rotor; its lower end is rigidly secured to gearbox housing; upper end of support has through diametrical slots and units for mounting the equipment. Rod of leverage mechanism is located inside support and kinematic linkage is made in form of slider consisting of two bushes concentrically embracing each other; outer bush is rotating. Slider is mounted on external surface protruding from upper shaft and is connected via through slots rod; articulated to rotating bush of slider are bell cranks.

EFFECT: possibility of mounting equipment above coaxial main rotors.

2 dwg

Description

Изобретение относится к авиационной технике, в частности, к конструкции вертолета с соосными несущими винтами и системе управления этими винтами.The invention relates to aircraft, in particular, to the design of a helicopter with coaxial rotors and a control system for these screws.

Известны вертолеты с соосными несущими винтами и конструктивные решения управления этими винтами (см. стр.14-18, журнал «Вертолет» №3(18), 2002 г., Казань).Known helicopters with coaxial rotors and structural solutions to control these rotors (see p. 14-18, the magazine "Helicopter" No. 3 (18), 2002, Kazan).

В известных решениях элементы управления смонтированы как на внешней поверхности валов редуктора, на которых установлены несущие винты, так и внутри вала верхнего несущего винта. Причем обвязка валов редуктора элементами управления настолько плотная, что как показывает практика, не позволяет разместить отдельные виды оборудования, например радиолокационную антенну, над плоскостью вращения соосного несущего винта, в отличие от вертолета с одиночным несущим винтом и рулевым винтом.In known solutions, the control elements are mounted both on the outer surface of the gear shafts on which the rotors are mounted, and inside the shaft of the upper rotor. Moreover, the gearbox shafts are so tight that the controls show that it does not allow placing certain types of equipment, such as a radar antenna, above the plane of rotation of the coaxial rotor, unlike a helicopter with a single rotor and tail rotor.

Этот недостаток системы управления ограничивает решения отдельных задач эксплуатационного применения соосного вертолета. Главным препятствием для размещения оборудования над соосными несущими винтами является проводка управления общим и дифференциальным шагом лопастей.This drawback of the control system limits the solution of individual tasks of operational use of a coaxial helicopter. The main obstacle to placing equipment over coaxial rotors is the control wiring for the common and differential pitch of the blades.

Как следует из описания системы управления вертолета Ка-26, типичной для большинства соосных вертолетов (см. стр. 108-109 и 128-130, «Вертолет Ка-26», Н.Ф.Суриков, Г.И.Иоффе, А.А.Дмитриев, Е.Г.Пак - М.: Транспорт, 1982 г.), это связано с тем, что элементы проводки управления выполнены в виде двух концентрично установленных, подвижных в осевом направлении и вращающихся вместе с валом тяг, которые полностью занимают внутреннюю полость вала верхнего несущего винта.As follows from the description of the control system of the Ka-26 helicopter, typical of most coaxial helicopters (see pages 108-109 and 128-130, “Ka-26 Helicopter”, N.F. Surikov, G.I. Ioffe, A. A.Dmitriev, EGPak - M .: Transport, 1982), this is due to the fact that the control wiring elements are made in the form of two concentrically mounted, axially movable and rotating rods together with the shaft, which completely occupy the internal cavity of the shaft of the upper rotor.

Кроме того, механизм управления общим и дифференциальным шагом лопастей, выполненный в виде двух резьбовых стаканов, концентрично и подвижно размещенных в едином корпусе, установлен под нижним картером редуктора по оси вала верхнего несущего винта, а резьбовые стаканы состыкованы с указанными выше тягами. В дополнении к этому, каждый вал несущего винта имеет сквозную прорезь, через которую тяги посредством болтового соединения связаны с элементами управления, выполненными в виде ползушек и установленными на внешней поверхности соответствующих валов.In addition, the control mechanism for the common and differential pitch of the blades, made in the form of two threaded cups concentrically and movably placed in a single housing, is installed under the lower gear housing along the axis of the upper rotor shaft, and the threaded cups are docked with the above rods. In addition to this, each rotor shaft has a through slot through which the rods are connected by bolts to controls made in the form of creepers and mounted on the outer surface of the respective shafts.

Другим из известных технических решений (прототипом) является система управления соосным вертолетом по патенту SU №1826422 А1, В 64 С 27/54 от 27.11.89 г., по которому проводка управления общим и дифференциальным шагом лопастей выполнена раздельной, а механизм управления - рычажным. По этому патенту внутри вала верхнего несущего винта расположена подвижная в осевом направлении невращающаяся тяга управления дифференциальным шагом лопастей, которая одним концом соединена с рычажным механизмом, а другим кинематически связана с качалками, размещенными над верхним несущим винтом, и тягами, соединенными с поводками лопастей.Another well-known technical solution (prototype) is the coaxial helicopter control system according to patent SU No. 1826422 A1, B 64 C 27/54 of 11/27/89, according to which the control wiring for the common and differential pitch of the blades is separate, and the control mechanism is lever . According to this patent, inside the shaft of the upper rotor there is an axially movable non-rotating thrust for controlling the differential pitch of the blades, which is connected at one end to a linkage mechanism, and kinematically connected to the rockers located above the upper rotor, and rods connected to the blades.

Однако и это техническое решение не позволяет решить задачу размещения оборудования над соосными несущими винтами, т.к. кинематическая связь тяги с качалками, расположенными над верхним несущим винтом, выполнена в виде дифференциального автомата перекоса с дополнительными управляющей качалкой и тягами.However, this technical solution does not allow to solve the problem of placing equipment over coaxial rotors, because the kinematic connection of the rod with the rockers located above the upper rotor is made in the form of a differential swashplate with additional control rocker and rods.

Возникает определенного рода техническое противоречие, с одной стороны, между расположенной внутри вала верхнего несущего винта проводкой управления и соответствующей кинематической связи ее с вращающимися элементами управления (качалками и подводками лопастей) верхним несущим винтом, а, с другой стороны, необходимостью размещения опоры над плоскостью вращения верхнего несущего винта для установки соответствующего оборудования, как, например, радиолокационной антенны, и обеспечение неподвижности и жесткости этой опоры, не нарушая кинематики системы управления.There is a certain kind of technical contradiction, on the one hand, between the control wiring located inside the shaft of the upper rotor and its corresponding kinematic connection with the rotating control elements (rockers and blades) of the upper rotor, and, on the other hand, the need to place the support above the plane of rotation the upper rotor for installing appropriate equipment, such as a radar antenna, and ensuring the immobility and rigidity of this support, without violating kinematics control.

На устранение этого противоречия и направлено предлагаемое изобретение, в котором решение технической задачи достигается тем, что вертолет, содержащий фюзеляж, силовую установку с трансмиссией и редуктором, на валах которого смонтирован соосный несущий винт, систему управления, в которой дифференциальное управление шагом лопастей выполнено в виде рычажного механизма с расположенной внутри вала верхнего несущего винта подвижной в осевом направлении невращающейся тягой, кинематически связанной с качалками, установленными над верхним несущим винтом и соединенными с поводками лопастей, снабжен полой неподвижной опорой, расположенной внутри вала верхнего несущего винта, которая нижним концом жестко закреплена к корпусу редуктора, а на верхнем конце опоры выполнены сквозные диаметрально расположенные пазы и узлы для установки оборудования, причем тяга рычажного механизма размещена внутри опоры, а кинематическая связь выполнена в виде ползуна, состоящего из двух концентрично охватывающих друг друга втулок, внешняя из которых вращающаяся, при этом ползун установлен на внешней поверхности выступающей из верхнего вала части неподвижной опоры и через сквозные пазы соединен с тягой, а к вращающейся втулке ползуна шарнирно закреплены качалки.The present invention is aimed at eliminating this contradiction, in which the solution to the technical problem is achieved by the fact that a helicopter containing a fuselage, a power plant with a transmission and gearbox, on the shafts of which a coaxial rotor is mounted, a control system in which the differential control of the pitch of the blades is made in the form lever mechanism with an axially movable non-rotating rod located inside the shaft of the upper rotor, kinematically connected with the rockers installed above the upper the main rotor and blades connected to the leads, is equipped with a hollow fixed support located inside the shaft of the upper main rotor, which lower end is rigidly fixed to the gear housing, and through diametrically located grooves and nodes for equipment installation are made at the upper end of the support, and the linkage linkage is placed inside the support, and the kinematic connection is made in the form of a slider, consisting of two bushes concentrically covering each other, the outer of which is rotating, while the slider is mounted on the outer surface of the part of the fixed support protruding from the upper shaft and through the through grooves is connected to the rod, and the rocker is pivotally fixed to the rotating sleeve of the slider.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, гдеThe essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings, where

на фиг.1 представлен общий вид вертолета с оборудованием, размещенным над соосным несущим винтом;figure 1 presents a General view of the helicopter with equipment located above the coaxial rotor;

на фиг.2 показано управление дифференциальным шагом лопастей, позволяющее обеспечить размещение оборудования над соосным несущим винтом.figure 2 shows the control of the differential pitch of the blades, allowing to ensure the placement of equipment above the coaxial rotor.

Вертолет содержит фюзеляж 1 с размещенными в нем силовой установкой 2, трансмиссией с редуктором 3, на валах которого смонтирован соосный несущий винт 4 с элементами его управления, оборудование 5, установленное над плоскостью вращения соосного несущего винта и соединенное соответствующими коммуникационными каналами 6 с ответной его частью 7, размещенной в кабине экипажа 8 и/или в фюзеляже.The helicopter contains a fuselage 1 with a power unit 2 located therein, a transmission with a gearbox 3, on the shafts of which a coaxial rotor 4 with its control elements is mounted, equipment 5 mounted above the plane of rotation of the coaxial rotor and connected by corresponding communication channels 6 to its counterpart 7, located in the cockpit 8 and / or in the fuselage.

Система управления соосным вертолетом, в частности канал путевого управления, содержит педали 9, которые связаны с дифференциальным изменением шага лопастей 10 посредством рычажного механизма 11. Рычажный механизм 11 состоит из рычагов 12, 13, 14, два из которых - рычаги 12 и 13 установлены на общей оси, закрепленной посредством кронштейна 15 к конструкции вертолета, а рычаг 14 смонтирован на плече рычага 13. Плечи рычагов 12, 14 соединены тягой 16 и совместно с плечом рычага 13, на котором смонтирован рычаг 14, образуют параллелограммный механизм. Проводка управления от рычажного механизма 11 к педалям 9 путевого управления состоит из тяг 17, 18 и качалки 19. Проводка управления от рычажного механизма 11 к вращающимся элементам управления лопастями 10 верхнего несущего винта 20 включает двуплечий рычаг 21 и тяги 22 и 23. Рычаг 21 посредством промежуточного звена 24 закреплен к корпусу 25 редуктора 3 и одним плечом посредством тяги 22 соединен с рычажным механизмом 11 (рычагом 14), а другим плечом - с тягой 23.The control system of the coaxial helicopter, in particular the directional control channel, contains pedals 9, which are associated with the differential variation of the pitch of the blades 10 by means of a lever mechanism 11. The lever mechanism 11 consists of levers 12, 13, 14, two of which are levers 12 and 13 mounted on a common axis, fixed by a bracket 15 to the structure of the helicopter, and the lever 14 is mounted on the shoulder of the lever 13. The shoulders of the levers 12, 14 are connected by a rod 16 and together with the shoulder of the lever 13, on which the lever 14 is mounted, form a parallelogram mechanism. The control wiring from the lever mechanism 11 to the pedals 9 of the directional control consists of rods 17, 18 and the rocker 19. The control wiring from the lever mechanism 11 to the rotating control elements of the blades 10 of the upper rotor 20 includes a two-arm lever 21 and traction 22 and 23. The lever 21 by the intermediate link 24 is fixed to the housing 25 of the gearbox 3 and with one shoulder through the rod 22 is connected to the lever mechanism 11 (lever 14), and the other shoulder to the rod 23.

Для обеспечения установки оборудования 5 над плоскостью вращения верхнего несущего винта 20 вертолет снабжен полой неподвижной опорой 26. Опора 26 установлена соосно внутри вала 27 верхнего несущего винта 20, жестко закреплена своим нижним концом к корпусу 25 редуктора 3, а верхним сцентрирована относительно вала 27 при помощи подшипникового узла 28. На выступающей из вала 27 верхней части опоры 26 имеются сквозные диаметрально расположенные пазы 29, а по торцу опоры - узлы 30 для крепления оборудования 5. По внутренней поверхности опоры 26 установлены ложементы 31 для соответствующих коммуникаций 6. Тяга 23 проводки управления от рычажного механизма 11 размещена внутри опоры 26.To ensure the installation of equipment 5 above the plane of rotation of the upper rotor 20, the helicopter is equipped with a hollow stationary support 26. The support 26 is mounted coaxially inside the shaft 27 of the upper rotor 20, is rigidly fixed with its lower end to the housing 25 of the gearbox 3, and the upper one is centered relative to the shaft 27 with the bearing assembly 28. On the upper part of the support 26 protruding from the shaft 27, there are through diametrically located grooves 29, and at the end of the support there are nodes 30 for fastening the equipment 5. On the inner surface of the support 26 are installed lodgements 31 for the corresponding communications 6. The thrust 23 of the control wiring from the linkage 11 is located inside the support 26.

Кинематическая связь тяги 23 с поводками 32 управления дифференциальным шагом лопастей 10 выполнена в виде ползуна 33, содержащего две концентрично охватывающие друг друга втулки 34, 35. Ползун 33 установлен на выступающей из вала 27 верхней части опоры 26, причем внутренняя втулка 34 ползуна 33 охватывает опору 26 и имеет шлицевое соединение с опорой, а с помощью штифта (болта) 36, проходящего через сквозные пазы 29 в опоре, соединена с тягой 23. Внешняя втулка 35 выполнена вращающейся относительно внутренней, соединена шлиц-шарниром 37 с валом 27 и к ней шарнирно прикреплены качалки 38 в соответствии с количеством лопастей. Каждая из качалок связана тягой 39 с автоматом перекоса (на чертеже не показан) и тягой 40 соединена с поводком 32 лопасти 10 верхнего несущего винта.The kinematic connection of the thrust 23 with the leads 32 for controlling the differential pitch of the blades 10 is made in the form of a slider 33, containing two concentric bushings 34, 35. The slider 33 is mounted on the upper part of the support 26 protruding from the shaft 27, and the inner sleeve 34 of the slider 33 covers the support 26 and has a spline connection with the support, and with the help of a pin (bolt) 36 passing through the through grooves 29 in the support, is connected to the rod 23. The external sleeve 35 is made rotating relative to the internal, connected by a spline-joint 37 with the shaft 27 and the hinge to it Rockers 38 are fixedly attached in accordance with the number of blades. Each of the rocking chairs is connected by a link 39 with a swash plate (not shown in the drawing) and a link 40 is connected to a leash 32 of the blade 10 of the upper rotor.

Вертолет, оборудованный выносным над плоскостью вращения соосного несущего винта оборудованием, работает следующим образом.A helicopter equipped with remote equipment above the plane of rotation of the coaxial rotor equipment operates as follows.

Например, при установке над плоскостью вращения соосного несущего винта радиолокационной антенны прием информации, передача энергопитания и команд управления осуществляется из кабины экипажа 8 вертолета ответной бортовой частью оборудования 7 через соответствующие коммутационные каналы 6. Размещение выносного оборудования 5 и его коммуникационных каналов 6 по предлагаемому техническому решению не влияет на работу системы управления вертолетом, сохраняя ее эффективность в полном объеме, что характерно для соосного вертолета.For example, when a radar antenna is mounted above the plane of rotation of the coaxial rotor, information is received, power supply and control commands are transmitted from the helicopter cockpit 8 by the recipient airborne part of the equipment 7 through the corresponding switching channels 6. The placement of external equipment 5 and its communication channels 6 according to the proposed technical solution does not affect the operation of the helicopter control system, while maintaining its full effectiveness, which is typical for a coaxial helicopter.

Так, в частности, управление дифференциальным шагом лопастей при путевом управлении вертолетом, при перемещении педалей 9 осуществляется так. При перемещении педалей 9 посредством тяг 17,18 и качалки 19 через параллелограммный механизм поворачивается рычаг 14 рычажного механизма 11, который по кинематической цепи тяга 22, рычаг 21, тяга 23 перемещает ползун 33 (его внутреннюю втулку 34) в ту или иную сторону, при этом вращающаяся втулка 35 ползуна 33 и связанная с ней качалка 38 также перемещаются и в зависимости от состояния автомата перекоса, с которым качалка 38 соединена тягой 39, перемещает через тягу 40 поводок 32, изменяя этим самым угол установки (шаг) лопасти 10.So, in particular, the control of the differential pitch of the blades in the directional control of the helicopter, when moving the pedals 9 is carried out as follows. When pedals 9 are moved by means of rods 17,18 and rocker 19 through a parallelogram mechanism, the lever 14 of the lever mechanism 11 is turned, which along the kinematic chain of the rod 22, lever 21, rod 23 moves the slider 33 (its inner sleeve 34) in one direction or another, this rotary sleeve 35 of the slider 33 and the associated rocker 38 also move and depending on the state of the swashplate, with which the rocker 38 is connected by a rod 39, moves the leash 32 through the rod 40, thereby changing the installation angle (pitch) of the blade 10.

Система управления общим и циклическим шагом лопастей идентична прототипу и поэтому не описана в материалах заявки.The control system for the common and cyclic pitch of the blades is identical to the prototype and therefore is not described in the application materials.

Техническим результатом, достигаемым при реализации заявленного изобретения, является решение соосным вертолетом качественно новых эксплуатационных задач как в сфере гражданского, так и военного применения. Например, использование вертолета в качестве радиолокационного или телевизионного ретранслятора с круговой панорамой или в качестве разведывательного вертолета с функциями целеуказания при оснащении его соответствующей оптико-электронной прицельной системой, вынесенной над плоскостью вращения соосного несущего винта.The technical result achieved by the implementation of the claimed invention is the solution by coaxial helicopter of qualitatively new operational tasks in both civilian and military applications. For example, the use of a helicopter as a radar or television repeater with a circular panorama or as a reconnaissance helicopter with target designation functions when equipping it with an appropriate optoelectronic sighting system, located above the plane of rotation of the coaxial rotor.

Claims

A helicopter containing a fuselage, a power unit with a transmission and a gearbox, on the shafts of which a control system is mounted, in which the differential pitch control of the blades is made in the form of a lever mechanism with an axially movable axial axially movable non-rotating thrust kinematically connected to the rockers installed above the upper rotor and blades connected to the eyeliner, characterized in that it is provided with a hollow fixed support located inside the shaft of the upper bearing a screw that is rigidly fixed with its lower end to the gear case, and diametrically located grooves and nodes for installing equipment are made at the upper end of the support, the linkage of the linkage mechanism is located inside the support, and the kinematic connection is made in the form of a slider consisting of two concentrically covering each other other bushings, the outer of which is rotating, while the slider is mounted on the outer surface of the part of the fixed support protruding from the upper shaft and is connected to the rod through the through grooves, and to the rotating A swinging arm is pivotally fixed to the hub of the slider.