RU2277498C1 - Helicopter main rotor - Google Patents

Helicopter main rotor Download PDF

Info

Publication number
RU2277498C1
RU2277498C1 RU2005101579/11A RU2005101579A RU2277498C1 RU 2277498 C1 RU2277498 C1 RU 2277498C1 RU 2005101579/11 A RU2005101579/11 A RU 2005101579/11A RU 2005101579 A RU2005101579 A RU 2005101579A RU 2277498 C1 RU2277498 C1 RU 2277498C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blades
screw
rotor
ridges
working surfaces
Prior art date
Application number
RU2005101579/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
ков Николай Васильевич Земл (RU)
Николай Васильевич Земляков
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ)
Priority to RU2005101579/11A priority Critical patent/RU2277498C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2277498C1 publication Critical patent/RU2277498C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Abstract

FIELD: propellers, helicopter main rotors.
SUBSTANCE: proposed main rotor is made from blades of two-dimensional profile; these blades are provided with tip fences at rotor diameter. Tip fences of all blades are movable for smooth change of angle from 180° to 60° between working surfaces of blades and their tip fences, thus ensuring fixation of preset angle. Minimum height of end edge of each fence relative to working surface of each blade is equal to 0.1% of rotor diameter. Mobility of tip fences is obtained due to articulated joints. These articulated joints are driven by means of chain rods or flexible shafts located in cavities of blades.
EFFECT: possibility of forming augmented thrust with no increase of rotational speed of main rotor.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике воздушных, а именно несущих винтов для вертолета, и может быть использовано на пассажирских, десантно-транспортных и военных вертолетах.The invention relates to the technique of air, namely rotors for a helicopter, and can be used in passenger, airborne transport and military helicopters.

Известные несущие винты для вертолетов выполнены в виде многолопастного осесимметричного устройства. Каждая лопасть несущего винта выполнена в виде плоскопараллельной или плоскопрофильной полосы, установленной под определенным углом к плоскости вращения, что позволяет рабочей поверхности перемещать массу воздуха от передней кромки к задней, обеспечивая при этом получение реактивной силы, направленной суммарно от всех лопастей вдоль оси вращения винта вверх от земли, и таким образом создавать подъемную силу, обеспечивающую вертикальный подъем, например, двухлопастного вертолета АН-1, "Хью Кобра" [1] или отечественного вертолета МИ-24 [2].Known rotors for helicopters are made in the form of a multi-blade axisymmetric device. Each rotor blade is made in the form of a plane-parallel or plane-profile strip installed at a certain angle to the plane of rotation, which allows the working surface to move a mass of air from the leading edge to the rear, while providing a reactive force directed totally from all the blades along the axis of rotation of the screw up from the ground, and thus create a lifting force that provides vertical lift, for example, of the two-bladed helicopter AN-1, "Hugh Cobra" [1] or the domestic helicopter MI-24 [2].

Недостатком известных несущих винтов вертолетов [1] и [2] является то, что при вращении винта не используется энергия от центробежной силы, так как при работе винта воздух не только смещается наклонными рабочими поверхностями лопастей вдоль оси вращения винта, обеспечивая его несущую способность, но и за счет центробежной силы значительная часть воздушной массы из под лопастей винта устремляется в радиальном направлении вдоль лопастей и срывается с их концевых гребней в окружающее воздушное пространство, перенося в него всю кинетическую энергию, полученную при радиальном движении большой массы воздуха вдоль лопастей, снижая тем самым и кпд работы винта.A disadvantage of the known rotors of helicopters [1] and [2] is that when the rotor rotates, energy from centrifugal force is not used, since when the rotor operates, the air is not only displaced by the inclined working surfaces of the blades along the rotational axis of the rotor, providing its bearing capacity, but and due to centrifugal force, a significant part of the air mass from under the rotor blades rushes in the radial direction along the blades and breaks from their end ridges into the surrounding air space, transferring the entire kinetic nergiyu obtained by radially moving large air mass along the blades, thereby reducing the efficiency and operation of the screw.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является несущий винт вертолета [3]. Все лопасти несущего винта прототипа выполнены с загнутыми на угол от 90 до 135° концевыми гребнями. При этом концевая кромка отогнутых гребней выступает относительно рабочих поверхностей лопастей на величину от 0,5 до 3,5% от диаметра винта. Такое техническое решение позволяет суммировать поток воздуха, перемещаемый центробежной силой, с потоком воздуха, перемещаемого наклонными рабочими поверхностями лопастей и направить их в одном направлении, увеличивая тем самым тяговые свойства несущего винта.The closest technical solution, selected as a prototype, is the rotor of a helicopter [3]. All the rotor blades of the prototype are made with end ridges bent at an angle of 90 to 135 °. In this case, the end edge of the bent ridges protrudes relative to the working surfaces of the blades by an amount from 0.5 to 3.5% of the screw diameter. This technical solution allows you to summarize the air flow moved by centrifugal force with the air flow moved by the inclined working surfaces of the blades and direct them in one direction, thereby increasing the traction properties of the rotor.

Недостатком прототипа является то, что угол загиба концевого гребня каждой лопасти винта выполнен статично, то есть загнут строго на определенный угол при изготовлении винта. Однако такое техническое решение снижает возможности маневра изменением угла концевого гребня и тем самым лишает возможности несущий винт получить форсированную дополнительную тягу, например в критической ситуации.The disadvantage of the prototype is that the bend angle of the end ridge of each screw blade is made statically, that is, it is bent strictly at a certain angle when manufacturing the screw. However, this technical solution reduces the possibility of maneuver by changing the angle of the end ridge and thereby makes it impossible for the main rotor to obtain forced additional traction, for example, in an emergency.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в создании условий получения форсированной тяги без увеличения частоты вращения несущего винта.The problem to which the invention is directed, is to create conditions for accelerated traction without increasing the rotor speed.

Это достигается тем, что в несущем винте вертолета, выполненном в виде сбалансированных и совмещенных на одной оси одним из двух своих концов нескольких плоскопрофильных пластинчатых лопастей, имеющих по диаметру винта концевые гребни, загнутые в сторону рабочих поверхностей лопастей, с рабочей поверхностью и концевой кромкой, согласно изобретению концевые гребни всех лопастей выполнены подвижными с возможностью плавного изменения угла от 180 до 60° между рабочими поверхностями лопастей и рабочими поверхностями концевых гребней и фиксации заданного угла, при этом минимальная высота концевой кромки каждого гребня относительно рабочей поверхности каждой лопасти составляет 0,1% от диаметра винта. При этом подвижность концевых гребней обеспечена с помощью петлевых шарнирных соединений. Привод концевых гребней выполнен с помощью цепных тяг или гибких валов, размещенных в полостях лопастей. Кроме того, при выполнении привода концевых гребней в виде гибких валов он осуществлен от одного управляющего вала, размещенного коаксиально в приводном валу винта.This is achieved by the fact that in the rotor of the helicopter, made in the form of balanced and aligned on one axis of one of its two ends several plane-profile plate blades having end diameters in diameter of the screw bent towards the working surfaces of the blades, with a working surface and an end edge, according to the invention, the end ridges of all blades are movable with the possibility of a smooth change of angle from 180 to 60 ° between the working surfaces of the blades and the working surfaces of the end ridges and fix a given angle, while the minimum height of the end edge of each ridge relative to the working surface of each blade is 0.1% of the screw diameter. In this case, the mobility of the end ridges is provided with the help of loop hinged joints. The drive of the end ridges is made using chain rods or flexible shafts located in the cavities of the blades. In addition, when performing the drive end ridges in the form of flexible shafts, it is implemented from one control shaft placed coaxially in the drive shaft of the screw.

Шарнирно-петлевое соединение характеризует конкретную механическую связь между элементами, а именно между лопастью и концевым гребнем, которая может быть выполнена по известному конструктивному типу петлевых створок [4], когда одна створка жестко соединена с концевым гребнем, а вторая створка жестко соединена с лопастью винта. Створка, соединенная с концевым гребнем, имеет проходящий через петли, жестко закрепленный в них стержень, на котором в середине петли жестко установлено коническое зубчатое колесо, соединенное зубчатым соединением со вторым зубчатым колесом, жестко закрепленном на гибком валу, размещенном в полости лопасти. На вторых концах гибких валов, размещенных в каждой лопасти, также жестко установлены конические зубчатые колеса, соединенные зубчатым соединением с приводным коническим зубчатым колесом, размещенным на управляющем валу коаксиально с приводным валом винта.The hinge-loop connection characterizes a specific mechanical connection between the elements, namely between the blade and the end ridge, which can be made according to the known structural type of hinge sashes [4], when one sash is rigidly connected to the end ridge, and the second sash is rigidly connected to the screw blade . The flap connected to the end ridge has a rod passing through the hinges and is rigidly fixed to them, on which a bevel gear is rigidly mounted in the middle of the loop, connected by a gear connection to a second gear wheel, rigidly fixed on a flexible shaft located in the cavity of the blade. At the second ends of the flexible shafts located in each blade, bevel gears are also rigidly mounted, connected by a gear connection to a drive bevel gear placed on the control shaft coaxially with the drive shaft of the screw.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен вид четырехлопастного винта сверху, с вырывами лопастей. На фиг.2 изображен вид участка одной лопасти винта с концевым гребнем по стрелке А.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a top view of a four-bladed screw, with outcrops of the blades. Figure 2 shows a view of a section of one rotor blade with an end ridge in the direction of arrow A.

Устройство несущего винта выполнено из четырех плоскопрофильных лопастей 1, имеющих по диаметру винта концевые гребни 2, загнутые в сторону рабочих поверхностей 3 лопастей 1. Каждый концевой гребень 2 имеет концевую кромку 4 и рабочую поверхность 5. Концевая кромка 4 каждого гребня 2 находится относительно рабочей поверхности лопасти 1 на расстоянии h, минимальная величина которого составляет 0,1% от диаметра винта D. Каждая лопасть 1 соединена со своим концевым гребнем 4 подвижно, с помощью петлевого шарнира 6. Отклонение рабочей поверхности 5 каждого концевого гребня 2 относительно рабочей поверхности 3 на угол α у каждой лопасти осуществляется с помощью валов 7, размещенных в полостях лопастей 1.The rotor device is made of four plane-profile blades 1, having screw diameters end ridges 2, bent towards the working surfaces 3 of the blades 1. Each end ridge 2 has an end edge 4 and a working surface 5. The end edge 4 of each ridge 2 is relative to the working surface blades 1 at a distance h, the minimum value of which is 0.1% of the diameter of the screw D. Each blade 1 is connected to its end ridge 4 movably using a loop hinge 6. Deviation of the working surface 5 ka dogo terminal comb 2 with respect to the working surface 3 by an angle α in each blade by means of shafts 7 placed in the cavities of the blades 1.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Несущий винт диаметром D при вращении в воздухе обеспечивает перемещение большой массы воздуха к земле, создавая реактивную силу, которая удерживает либо поднимает вертолет. Перемещение воздуха к земле осуществляется с помощью рабочих поверхностей 3 лопастей 1. При этом при быстром вращении винта омывающий его лопасти воздух получает большую величину центробежной силы, которая направлена радиально, вдоль рабочих поверхностей 3 лопастей 1. Значительная масса воздуха, перемещенная центробежной силой вдоль рабочих поверхностей 3 лопастей 1, доходит до гребней 2, изменяет свое направление движения на угол α и подмешивается к основному потоку воздуха, перемещаемого наклонными рабочими поверхностями 3. При этом управление величиной потока воздуха, перемещаемого центробежной силой и подмешиваемого к основному потоку, осуществляется с помощью отклонения концевых гребней 2 на определенный угол α с последующей механической фиксацией выбранного значения угла. А резко изменяя угол α, можно обеспечивать форсированный режим тяги, не увеличивая при этом частоту вращения винта и значит обеспечивая маневр с минимальными энергозатратами.A rotor with a diameter D when rotating in air provides the movement of a large mass of air to the ground, creating a reactive force that holds or raises the helicopter. The movement of air to the ground is carried out using the working surfaces of the 3 blades 1. In this case, with the fast rotation of the screw, the air washing the blades receives a large amount of centrifugal force, which is radially directed along the working surfaces of the 3 blades 1. A significant mass of air moved by centrifugal force along the working surfaces 3 blades 1, reaches the ridges 2, changes its direction of motion by an angle α and mixes with the main stream of air moved by inclined working surfaces 3. At the same time, Adding air flow quantity transported by the centrifugal force and be mixed with the main flow by means of deviations of end combs 2 in a certain angle α with subsequent mechanical fixation selected angle values. And drastically changing the angle α, it is possible to provide a forced traction mode without increasing the rotational speed of the screw and, therefore, ensuring maneuver with minimal energy consumption.

Обоснование диапазона (от 180 до 60°) возможного отклонения концевых гребней 2 лопастей 1 объясняется следующим. При отклонении концевого гребня 2, а следовательно, и его рабочей поверхности 5 на 180° относительно рабочей поверхности 3 своей лопасти, последняя становится подобной лопастям аналогов [1] или [2], то есть устройством лопасти, в которой отогнутый концевой гребень в сторону рабочей поверхности лопасти вообще отсутствует. А это позволяет центробежной силе сбрасывать часть энергоемкого потока воздуха за пределы диаметра винта, не выполнив при этом полезной работы. При отклонении концевого гребня 2 на 60° относительно рабочей поверхности 3 своей лопасти необходимо потому, что концы быстровращающихся лопастей вертолета выгибаются, и тем больше, чем больше масса вертолета. А поскольку при этом и рабочая поверхность 3 лопастей 1 становится выпуклой, то, чтобы обеспечить эффективное использование центробежной силы для изменения направления потока воздуха вниз, вдоль вертикальной оси и суммирование его к основному потоку, получаемому от рабочих поверхностей 3 лопастей 1, этот угол берется не 90°, как у прототипа, а на 33% меньше. Минимальная высота h концевой кромки 4, равная 0,1% от диаметра D винта, позволяет до минимума снизить аэродинамическое сопротивление винту.The rationale for the range (from 180 to 60 °) of the possible deviation of the end ridges of 2 blades 1 is explained as follows. When the end ridge 2, and hence its working surface 5 is deflected 180 ° relative to the working surface 3 of its blade, the latter becomes similar to the analogue blades [1] or [2], that is, the device of the blade in which the bent end ridge is towards the working the surface of the blade is generally absent. And this allows the centrifugal force to dump part of the energy-intensive air flow outside the screw diameter, without doing any useful work. When the end ridge 2 is deflected by 60 ° relative to the working surface 3 of its blade, it is necessary because the ends of the rapidly rotating helicopter blades bend, and the greater the greater the mass of the helicopter. And since at the same time the working surface of the 3 blades 1 becomes convex, in order to ensure the effective use of centrifugal force to change the direction of the air flow down along the vertical axis and summing it to the main stream received from the working surfaces of the 3 blades 1, this angle is not taken 90 °, as in the prototype, and 33% less. The minimum height h of the end edge 4, equal to 0.1% of the diameter D of the screw, allows to minimize the aerodynamic drag of the screw.

Источники информацииInformation sources

1. Журнал "Моделист-конструктор" №7, 2001, стр.24.1. Magazine "Modeller-constructor" No. 7, 2001, p.24.

2. То же.2. The same.

3. Патент России №2229422, М. кл. В 64 С 27/32, 27/46, 11/16, опубл. 27.05.2004 г.3. Patent of Russia No. 2229422, M. cl. B 64 C 27/32, 27/46, 11/16, publ. 05/27/2004

4. Д.Д.Чурабо. Детали и узлы приборов. Конструирование и расчет. Справочное пособие. Изд. 4-е, перераб. и доп. М., "Машиностроение", 1975 (стр.459-463).4. D.D. Churabo. Parts and components of devices. Design and calculation. Reference manual. Ed. 4th, rev. and add. M., "Mechanical Engineering", 1975 (pp. 459-463).

Claims (4)

1. Несущий винт вертолета, выполненный в виде сбалансированных и совмещенных на одной оси одним из двух своих концов нескольких плоскопрофильных пластинчатых лопастей, имеющих по диаметру винта концевые гребни, загнутые в сторону рабочих поверхностей лопастей, с рабочей поверхностью и концевой кромкой, отличающийся тем, что концевые гребни всех лопастей выполнены подвижными с возможностью плавного изменения угла от 180 до 60° между рабочими поверхностями лопастей и рабочими поверхностями концевых гребней и фиксации заданного угла, при этом минимальная высота концевой кромки каждого гребня относительно рабочей поверхности каждой лопасти составляет 0,1% от диаметра винта.1. The rotor of the helicopter, made in the form of balanced and aligned on one axis with one of its two ends of several plane-profile plate blades, with screw diameters end ridges bent towards the working surfaces of the blades, with a working surface and an end edge, characterized in that end ridges of all blades are movable with the possibility of a smooth change of angle from 180 to 60 ° between the working surfaces of the blades and the working surfaces of the end ridges and fixing a given angle, at ohm, the minimum height of the end edge of each ridge relative to the working surface of each blade is 0.1% of the screw diameter. 2. Несущий винт по п.1, отличающийся тем, что подвижность концевых гребней обеспечена с помощью петлевых шарнирных соединений.2. The rotor according to claim 1, characterized in that the mobility of the end ridges is provided using loop hinges. 3. Несущий винт по п.2, отличающийся тем, что привод концевых гребней выполнен с помощью цепных тяг или гибких валов, размещенных в полостях лопастей.3. The main rotor according to claim 2, characterized in that the drive end ridges are made using chain rods or flexible shafts located in the cavities of the blades. 4. Несущий винт по п.3, отличающийся тем, что при выполнении привода концевых гребней в виде гибких валов он осуществлен от одного управляющего вала, размещенного коаксиально в приводном валу винта.4. The main rotor according to claim 3, characterized in that when performing the drive end ridges in the form of flexible shafts, it is carried out from one control shaft placed coaxially in the drive shaft of the screw.
RU2005101579/11A 2005-01-24 2005-01-24 Helicopter main rotor RU2277498C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005101579/11A RU2277498C1 (en) 2005-01-24 2005-01-24 Helicopter main rotor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005101579/11A RU2277498C1 (en) 2005-01-24 2005-01-24 Helicopter main rotor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2277498C1 true RU2277498C1 (en) 2006-06-10

Family

ID=36712869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005101579/11A RU2277498C1 (en) 2005-01-24 2005-01-24 Helicopter main rotor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2277498C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2506202C1 (en) * 2012-07-20 2014-02-10 Леонид Васильевич Носачев Helicopter rotor
WO2014129997A1 (en) * 2013-02-19 2014-08-28 Sidorenko Yuri Grygorovych Helicopter rotor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2506202C1 (en) * 2012-07-20 2014-02-10 Леонид Васильевич Носачев Helicopter rotor
WO2014129997A1 (en) * 2013-02-19 2014-08-28 Sidorenko Yuri Grygorovych Helicopter rotor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6450446B1 (en) Counter rotating circular wing for aircraft
KR101845748B1 (en) Flapping flight device with varying wingspan
AU2007232413B2 (en) Aircraft with aerodynamic lift generating device
US7607606B2 (en) VTOL personal aircraft
US7841831B2 (en) Asymmetrically changing rotating blade shape (ACRBS) propeller and its airplane and wind turbine applications
RU2232105C2 (en) Aerodynamic lifting tractor propeller
CN104470800A (en) Wing adjusting mechanism
CN109515704B (en) Ducted plume rotorcraft based on cycloidal propeller technology
CN110171568A (en) One kind can hover flapping wing aircraft
WO2009084977A1 (en) Method of flying within an extended speed range with controlled force vector propellers
US7090164B2 (en) Method for producing a lift and a horizontal thrust
WO2014177591A1 (en) Aircraft for vertical take-off and landing with an engine and a propeller unit
US5462406A (en) Cyclodial propulsion system
ITTO20130084U1 (en) VTOL AIRCRAFT WITH INTUBATED MINI AND MICRO UAV CLASSES
RU2277498C1 (en) Helicopter main rotor
CN1738743A (en) Aircraft
US6454532B1 (en) Harmonic drive system for the retraction/extension of variable diameter rotor systems
CN209581870U (en) Duct plume rotor craft based on cycloid propeller technology
WO2006119190A3 (en) Rotary wing aircraft
RU2603707C1 (en) Helicopter rotor blade with deflecting rear edge
CN205524955U (en) Variable -pitch propeller oar and unmanned aerial vehicle
BG65742B1 (en) Lifting device
WO2001004495A1 (en) Axial flow fan
ITRM20100476A1 (en) HIGH EFFICIENCY TANGENTIAL FAN TURBINE FOR AERONAUTICS
RU2229422C2 (en) Helicopter main rotor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070125