RU2267447C1

RU2267447C1 - Helicopter main rotor

Info

Publication number: RU2267447C1
Application number: RU2004120043/11A
Authority: RU
Inventors: Авинир Захарович Воронков (RU); Авинир Захарович Воронков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Камов"
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2004-07-02
Publication date: 2006-01-10

Abstract

FIELD: aeronautical engineering; main rotors of single-rotor helicopters, main rotors of side-by-side helicopters, upper main rotors of coaxial and tandem-rotor helicopters.

SUBSTANCE: proposed main rotor of helicopter includes V-shaped torsion bars, lag hinges and elastic members which are made at flexural rigidity in plane of rotation stipulated by ratio minimizing the moments in plane of rotation in lag hinge of main rotor.

EFFECT: reduction of moment in plane of rotation in lag hinge; enhanced reliability of rotor.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационной техники и касается несущего винта одновинтового вертолета, несущих винтов вертолета поперечной схемы, верхних несущих винтов вертолетов соосной и продольной схем.The invention relates to the field of aeronautical engineering and relates to a rotor of a single-rotor helicopter, rotors of a helicopter of a transverse circuit, upper rotors of helicopters of coaxial and longitudinal circuits.

Известен несущий винт летательного аппарата, содержащий V-образные торсионы, соединенные с втулкой и через вертикальные шарниры с переходниками крепления лопастей, кожухи из композиционного материала, размещенные вокруг торсионов, при этом на одном конце каждого закреплен рычаг управления углом установки лопасти и сферический подшипник, надетый на палец, закрепленный на втулке, а другой конец кожуха через вертикальный шарнир присоединен к торсиону и к переходнику крепления лопасти, упругий элемент, расположенный в кожухе вдоль оси рукава между переходником крепления лопасти и рычагом управления углом установки лопасти, при этом разрезанным концом упругий элемент жестко соединен с проушинами переходника лопасти, а противоположным концом вставлен в направляющие на рычаге управления углом установки лопасти (см. патент России №2033943; 1991 г. - прототип).Known rotor of an aircraft, containing V-shaped torsion bars connected to the sleeve and through vertical hinges with adapters for fastening the blades, casings of composite material placed around the torsion bars, while at one end of each is fixed a lever for controlling the angle of installation of the blades and a spherical bearing worn on a finger mounted on the sleeve, and the other end of the casing is connected through a vertical hinge to the torsion bar and to the adapter for attaching the blade, an elastic element located in the casing along the axis of the hands between the blade attachment adapter and the blade angle control lever, while the cut end of the elastic element is rigidly connected to the eyes of the blade adapter, and the opposite end is inserted into the guides on the blade angle control lever (see Russian patent No. 2033943; 1991 - prototype )

В таком устройстве отсутствует возможность снижения момента в плоскости вращения в вертикальном шарнире несущего винта, так как не установлено соотношение между жесткостями в плоскости вращения упругого элемента и торсиона винта.In such a device, it is not possible to reduce the moment in the plane of rotation in the vertical hinge of the rotor, since the relationship between the stiffnesses in the plane of rotation of the elastic element and the torsion of the screw has not been established.

Задача, решаемая в заявляемом техническом решении, заключается в снижении момента в плоскости вращения в вертикальном шарнире несущего винта вертолета при осуществлении технического результата - повышении надежности винта.The problem solved in the claimed technical solution is to reduce the moment in the plane of rotation in the vertical hinge of the rotor of the helicopter during the implementation of the technical result is to increase the reliability of the screw.

Существенными признаками заявляемого несущего винта вертолета, общими с прототипом, являются: V-образные торсионы, соединенные с втулкой и через вертикальные шарниры с переходниками крепления лопастей, кожухи из композиционного материала, размещенные вокруг торсионов, при этом на одном конце каждого закреплен рычаг управления углом установки лопасти и сферический подшипник, надетый на палец, закрепленный на втулке, а другой конец кожуха через вертикальный шарнир присоединен к торсиону и к переходнику крепления лопасти, упругий элемент, расположенный в кожухе вдоль оси рукава между переходником крепления лопасти и рычагом управления углом установки лопасти, при этом разрезанным концом упругий элемент жестко соединен с проушинами переходника, а противоположным концом вставлен в направляющие на рычаге управления углом установки лопасти.The essential features of the inventive rotor of the helicopter, common with the prototype, are: V-shaped torsion bars connected to the sleeve and through vertical hinges with adapters for fastening the blades, casings made of composite material placed around the torsion bars, while at one end of each the control lever is mounted blades and a spherical bearing, worn on a finger, mounted on the sleeve, and the other end of the casing through a vertical hinge attached to the torsion bar and to the adapter for attaching the blade, an elastic element located in the casing along the axis of the sleeve between the blade attachment adapter and the blade angle control lever, while the cut end of the elastic element is rigidly connected to the adapter eyes, and the opposite end is inserted into the guides on the blade angle control lever.

Признаком заявляемого изобретения, отличным от прототипа, является упругий элемент несущего винта, выполненный с изгибной жесткостью EJ_y в плоскости вращения, определяемой соотношениемA sign of the claimed invention, different from the prototype, is an elastic element of the rotor, made with bending stiffness EJ _y in the plane of rotation, determined by the ratio

где: EJ_x - изгибная жесткость в плоскости вращения торсиона несущего винта;where: EJ _x is the bending stiffness in the plane of rotation of the rotor torsion;

d - расстояние от середины контактной площадки упругого элемента с направляющими рычага управления углом установки лопасти до переходника крепления лопасти;d is the distance from the middle of the contact pad of the elastic element with the guides of the control lever of the blade installation angle to the blade mounting adapter;

y - переменная интегрирования по длине упругого элемента по направлению от середины контактной площадки к переходнику крепления лопасти;y is the integration variable along the length of the elastic element in the direction from the middle of the contact pad to the blade attachment adapter;

b - расстояние между осью вертикального шарнира и осью болта крепления торсиона к втулке винта;b is the distance between the axis of the vertical hinge and the axis of the bolt securing the torsion bar to the screw hub;

x - переменная интегрирования по длине торсиона по направлению от оси вертикального шарнира к втулке.x is the integration variable along the length of the torsion in the direction from the axis of the vertical hinge to the sleeve.

Совокупность признаков заявляемого изобретения, отличная от прототипа, является необходимой и достаточной для обеспечения технического результата.The combination of features of the claimed invention, different from the prototype, is necessary and sufficient to ensure a technical result.

Технический результат - повышение надежности несущего винта реализуется при осуществлении совокупности существенных признаков заявляемого изобретения, причинно-следственная связь между которыми следует из соотношения (14).EFFECT: increased rotor reliability is realized when implementing the set of essential features of the claimed invention, a causal relationship between which follows from relation (14).

На фиг.1 представлен вид сверху на рукав несущего винта вертолета.Figure 1 presents a top view of the sleeve of the rotor of the helicopter.

На втулке 1 винта закреплен рукав несущего винта, содержащий торсион 2, переходник 3 крепления лопасти, кожух 4, рычаг 5 управления углом установки лопасти, упругий элемент 6, направляющие 7 рычага управления углом установки лопасти, контакт между упругим элементом 6 и направляющими 7 осуществляется по контактной площадке 8, длина которой обозначена a, ось симметрии рукава 9, ось вертикального шарнира 10, ось болта 11 крепления торсиона к втулке, ось вращения винта 12. В переходнике 3 рукава винта установлена лопасть 13. Расстояние от середины контактной площадки 8 до оси вертикального шарнира 10 обозначено l, до переходника 3 крепления лопасти - d. Расстояние между осью вертикального шарнира 10 и осью болта 11 крепления торсиона к втулке обозначено b. Расстояние между осью вращения винта 12 и осью вертикального шарнира 10 обозначено l₀. Плоскость вращения винта перпендикулярна оси вращения винта 12 и проходит через ось симметрии рукава 9. Переменная интегрирования по длине упругого элемента 6 обозначена y, и интегрирование происходит по направлению от середины контактной площадки 8 к переходнику 3 крепления лопасти. Переменная интегрирования по длине торсиона 2 обозначена x, и интегрирование происходит по направлению от оси вертикального шарнира 10 к втулке 1. Амплитуда угловых колебаний лопасти 13 относительно оси вертикального шарнира 10 обозначена γ, момент лопасти относительно этой оси - M. Сила P, перпендикулярная оси рукава 9, приложена к упругому элементу 6 по середине контактной площадки 8 и к торсиону 2 по оси вертикального шарнира 10.A rotor sleeve is fixed on the rotor hub 1, comprising a torsion bar 2, an adapter 3 for attaching a blade, a casing 4, a lever 5 for controlling the angle of installation of the blade, an elastic element 6, guides 7 of the control lever for the angle of installation of the blade, the contact between the elastic element 6 and the guides 7 the contact pad 8, the length of which is indicated by a, the axis of symmetry of the sleeve 9, the axis of the vertical hinge 10, the axis of the bolt 11 securing the torsion bar to the sleeve, the axis of rotation of the screw 12. A blade 13 is installed in the adapter 3 of the sleeve of the screw 13. Distance from the middle oh pad 8 to the vertical pivot axis 10 indicated by l, to the blade mounting adapter 3 - d. The distance between the axis of the vertical hinge 10 and the axis of the bolt 11 securing the torsion bar to the sleeve is indicated by b. The distance between the axis of rotation of the screw 12 and the axis of the vertical hinge 10 is indicated by l ₀ . The plane of rotation of the screw is perpendicular to the axis of rotation of the screw 12 and passes through the axis of symmetry of the sleeve 9. The integration variable along the length of the elastic element 6 is denoted by y, and integration occurs in the direction from the middle of the contact pad 8 to the adapter 3 of the blade attachment. The integration variable along the length of torsion 2 is denoted by x, and integration occurs in the direction from the axis of the vertical hinge 10 to the sleeve 1. The amplitude of the angular vibrations of the blade 13 relative to the axis of the vertical hinge 10 is indicated by γ, the moment of the blade relative to this axis is M. The force P, perpendicular to the axis of the sleeve 9, is applied to the elastic element 6 in the middle of the contact pad 8 and to the torsion 2 along the axis of the vertical hinge 10.

При вращении несущего винта в полете лопасть 13 совершает угловые колебания с амплитудой γ относительно оси вертикального шарнира 10. Возникающий при этом момент M относительно оси вертикального шарнира 10 уравновешивается силой P=M/l, приложенной к упругому элементу 6 по середине контактной площадки 8 перпендикулярно оси рукава 9 и вызывающий деформацию упругого элемента 6, вычисляемую с применением интеграла

. Сила P действует также на торсион 2 по оси вертикального шарнира 10 перпендикулярно оси рукава 9, вызывает деформацию торсиона 2, вычисляемую с применением интеграла

Таким образом, деформации упругого элемента 6 и торсиона 2 формируют угловую жесткость С в вертикальном шарнире. Поскольку момент M связан с жесткостью С соотношением M=Cγ, то при регламентируемых в полете амплитудах угловых колебаний лопасти в вертикальном шарнире наименьшие величины момента в плоскости вращения получают при значении жесткости упругого элемента 6 несущего винта, которую устанавливают по полученному в результате исследований соотношению (14).When the rotor rotates in flight, the blade 13 makes angular oscillations with an amplitude γ relative to the axis of the vertical hinge 10. The resulting moment M relative to the axis of the vertical hinge 10 is balanced by the force P = M / l applied to the elastic element 6 in the middle of the contact pad 8 perpendicular to the axis sleeves 9 and causing deformation of the elastic element 6, calculated using the integral

. The force P also acts on torsion 2 along the axis of the vertical hinge 10 perpendicular to the axis of the sleeve 9, causing deformation of torsion 2, calculated using the integral

Thus, the deformation of the elastic element 6 and the torsion 2 form the angular stiffness C in a vertical hinge. Since the moment M is related to the stiffness C with the relation M = Cγ, for the amplitudes of angular oscillations of the blade in the vertical hinge regulated in flight, the smallest values of the moment in the plane of rotation are obtained at the stiffness of the rotor elastic element 6, which is established by the relation obtained as a result of studies (14 )

Возможность осуществления технического решения следует из представленных графических материалов, описания устройства в статике и динамике, полученного в результате исследований соотношения (14).The possibility of implementing a technical solution follows from the presented graphic materials, a description of the device in statics and dynamics, obtained as a result of studies of relation (14).

Claims

The rotor of the helicopter containing V-shaped torsions connected to the sleeve and through vertical hinges with adapters for fastening the blades, shrouds of composite material placed around the torsion bars, while at one end of each is fixed a lever for controlling the angle of installation of the blades and a spherical bearing worn on the finger mounted on the sleeve, and the other end of the casing is connected through a vertical hinge to the torsion bar and to the adapter for fastening the blade, an elastic element located in the casing along the axis of the sleeve between the adapter mounting the blade and the arm angle control of the blade setting, with the cut ends of the resilient element rigidly connected to the lugs of the blade adapter and an opposite end inserted into the guides of the handle angle of the blade setting, characterized in that the resilient element is a rotor adapted flexural rigidity EJ _y in the rotation plane defined by the relation

where EJ _x is the bending stiffness in the plane of rotation of the rotor torsion;

d is the distance from the middle of the contact pad of the elastic element with the guides of the control lever of the blade installation angle to the blade mounting adapter;

y is the integration variable along the length of the elastic element in the direction from the middle of the contact pad to the blade attachment adapter;

b is the distance between the axis of the vertical hinge and the axis of the bolt securing the torsion bar to the screw hub;

x is the integration variable along the length of the torsion in the direction from the axis of the vertical hinge to the sleeve.