RU2533374C1

RU2533374C1 - Helicopter

Info

Publication number: RU2533374C1
Application number: RU2013144186/11A
Authority: RU
Inventors: Александр Александрович Любимов
Original assignee: Александр Александрович Любимов
Priority date: 2013-10-01
Filing date: 2013-10-01
Publication date: 2014-11-20

Abstract

FIELD: aircraft engineering.

SUBSTANCE: helicopter comprises fuselage with crew cab and engines, rotor with pitch adjuster and device to equalise reactive torque developed by rotor. Rotor hub runs in bearings on inclined hollow shaft. Said shaft is articulated by at least three rods with airframe and coupled with helicopter control mechanism. The shaft spinning the rotor is arranged inside said inclined hollow axle and incorporates two cardan joints of equal angular velocities, their kinematic axes being located nearby the plane of cardan joint of links with inclined shaft and airframe. Said inclined shaft can have the lever arranged in horizontal plane and articulated with airframe while rotor pitch variator has independent drive.

EFFECT: higher reliability and safety, lower production and operation costs.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области летательных аппаратов, в частности к винтокрылым летательным аппаратам вертикального взлета и посадки - вертолетам.The invention relates to the field of aircraft, in particular to helicopters of vertical take-off and landing - helicopters.

Известны вертолеты классической одновинтовой схемы с хвостовым рулевым винтом. К таким вертолетам относятся и вертолеты фирмы Миля серии МИ (МИ-8, МИ-26 и др.) [1] (прототип). Трехшарнирный несущий винт такого вертолета закреплен на валу, приводящем его во вращение, и управляется автоматом перекоса. Реактивный момент от вращения несущего винта парирует хвостовой рулевой винт, который участвует также и в разворотах вертолета путем изменения шага.Known helicopters of the classic single-rotor scheme with a tail rotor. These helicopters also include MI series helicopters of the MI series (MI-8, MI-26, etc.) [1] (prototype). The three-hinged rotor of such a helicopter is mounted on the shaft, which drives it into rotation, and is controlled by the swash plate. The reactive moment from the rotation of the main rotor parries the tail rotor, which also participates in the turns of the helicopter by changing the pitch.

Недостатком устройства таких вертолетов является то, что втулка несущего винта крепится непосредственно на вал, приводящий винт во вращение, а управление осуществляется автоматом перекоса. При этом каждая лопасть соединяется с втулкой через три шарнира: вертикальный, горизонтальный и осевой, еще два шарнира расположены в звене управления, между автоматом перекоса и рычагом лопасти. Все шарниры постоянно работают в течение каждого оборота несущего винта и испытывают колоссальные нагрузки. Все это вызывает повышенный износ подшипников вала и вибрацию в корпусе вертолета, снижает надежность несущей системы из-за большого количества постоянно работающих шарниров. Необходима кропотливая настройка амплитуды колебания лопастей относительно плоскости вращения, что ограничивает режимы вращения несущего винта, повышает вероятность аварийности. Усложнена конструкция и техническое обслуживание вертолетов, высока их стоимость.A disadvantage of the device of such helicopters is that the rotor hub is mounted directly on the shaft, which rotates the rotor, and the control is carried out by a swashplate. Moreover, each blade is connected to the sleeve through three hinges: vertical, horizontal and axial, two more hinges are located in the control link, between the swash plate and the blade lever. All hinges constantly work during each turn of the rotor and experience tremendous loads. All this causes increased wear of the shaft bearings and vibration in the helicopter body, reduces the reliability of the carrier system due to the large number of constantly working joints. A painstaking adjustment of the amplitude of the oscillation of the blades relative to the plane of rotation is required, which limits the modes of rotation of the rotor, increases the likelihood of an accident. The design and maintenance of helicopters is complicated, and their cost is high.

Задачей изобретения является повышение надежности и безопасности полетов путем упрощения конструкции вертолета. Снятие нагрузки от веса вертолета с вала, приводящего несущий винт во вращение, снижение вибрации и сил трения.The objective of the invention is to increase the reliability and safety of flights by simplifying the design of the helicopter. Unloading the weight of the helicopter from the shaft leading the rotor into rotation, reducing vibration and friction.

Поставленная задача достигается тем, что у вертолета, содержащего фюзеляж с кабиной экипажа и двигателями, несущий винт с механизмом изменения шага винта и устройство уравновешивания реактивного крутящего момента от вращения несущего винта, втулка несущего винта установлена через подшипники на наклоняемой полой оси, которая стержнями связана шарнирно с корпусом вертолета и связана с механизмом управления вертолетом. При этом вал, приводящий несущий винт во вращение, расположен внутри наклоняемой полой оси и имеет два карданных шарнира равных угловых скоростей, кинематические центры которых располагаются вблизи плоскостей шарнирного соединения стержней с наклоняемой полой осью и с корпусом вертолета.The task is achieved in that in a helicopter containing a fuselage with a cockpit and engines, a rotor with a mechanism for changing the pitch of the rotor and a device for balancing the reactive torque from rotation of the rotor, the rotor hub is mounted through bearings on an inclined hollow axis, which is pivotally connected by rods with the body of the helicopter and is connected with the helicopter control mechanism. In this case, the shaft that rotates the rotor is located inside the tilted hollow axis and has two cardan joints of equal angular velocities, the kinematic centers of which are located near the planes of articulation of the rods with the tilted hollow axis and with the helicopter body.

Наклоняемая полая ось может иметь рычаг в горизонтальной плоскости, ограничивающий вращение оси и шарнирно связанный тягой с корпусом вертолета, а механизм изменения шага несущего винта может иметь автономный привод.The tilted hollow axis can have a lever in the horizontal plane, restricting the rotation of the axis and pivotally connected by traction to the helicopter body, and the rotor pitch change mechanism can have an independent drive.

На фиг.1 изображен вертолет одновинтовой схемы; на фиг.2 - узел «А» с фиг.1 с расположением втулки несущего винта через подшипники на наклоняемой полой оси, установленной через стержни шарнирно на корпусе вертолета и автономным гидравлическим приводом механизма изменения шага несущего винта.Figure 1 shows a single-rotor helicopter; figure 2 - node "A" of figure 1 with the location of the rotor sleeve through the bearings on the tilted hollow axis installed through the rods pivotally on the helicopter body and an autonomous hydraulic drive of the rotor pitch change mechanism.

Вертолет содержит следующие элементы и механизмы. На корпусе вертолета 1 установлены шарнирно стержни 2, на которых через шарниры 3 установлена наклоняемая полая ось 4 с основанием оси 5 и рычагами 6. Внутри наклоняемой полой оси расположен вал 7 с карданными шарнирами равных угловых скоростей 8 и водило 9 на верхнем конце вала. На наклоняемой полой оси установлены: через подшипники - втулка несущего винта 10, винтовой ползун 11 механизма изменения шага 12 несущего винта, управляемого гидроцилиндрами 13, трубки и шланги 14 гидроцилиндров, тяги управления 15, рычаг 16, ограничивающий вращение оси.The helicopter contains the following elements and mechanisms. The hinge rods 2 are mounted on the helicopter body 1, on which the tiltable hollow axis 4 with the base of the axis 5 and levers 6 are installed through the hinges 3. Inside the tiltable hollow axis there is a shaft 7 with cardan joints of equal angular speeds 8 and carrier 9 at the upper end of the shaft. On the tilted hollow axis, the following are installed: through bearings - the rotor hub 10, the screw slider 11 of the mechanism for changing the pitch 12 of the rotor controlled by the hydraulic cylinders 13, tubes and hoses 14 of the hydraulic cylinders, the control rod 15, the lever 16 restricting the rotation of the axis.

НП - направление полета.NP - flight direction.

При виде сверху по часовой стрелке вращаются: ведущий вал 7 с карданными шарнирами равных угловых скоростей 8, водило 9, несущий винт и наружная обойма механизма изменения шага винта 12.When viewed from above, clockwise rotate: the drive shaft 7 with cardan joints of equal angular speeds 8, carrier 9, the main rotor and the outer cage of the mechanism for changing the pitch of the screw 12.

Управление вертолетом осуществляется следующим образом. При отклонении ручки управления, например от себя, тяга 15 переместится вниз по стрелке и, воздействуя через рычаг 6, закрепленный на основании 5 наклоняемой полой оси 4, наклонит ось вперед. Плоскость вращения несущего винта изменит свое положение в пространстве (наклонится вперед с одновременным смещением назад) изменит свое направление и вектор тяги несущего винта относительно центра тяжести вертолета. При отклонении ручки влево или вправо тяга поперечного управления (аналогичная тяге 15, но смещенная на 90 градусов и поэтому не показанная на фиг.) отклонит в соответствующем направлении наклоняемую полую ось 4 и изменит направление вектора тяги несущего винта.Helicopter control is as follows. When the control stick deviates, for example from itself, the rod 15 will move down in the direction of the arrow and, acting through the lever 6, mounted on the base 5 of the tiltable hollow axis 4, will tilt the axis forward. The plane of rotation of the rotor will change its position in space (tilts forward with a simultaneous shift back) will change its direction and the thrust vector of the rotor relative to the center of gravity of the helicopter. When the handle is deflected to the left or right, the lateral control rod (similar to the rod 15, but shifted by 90 degrees and therefore not shown in Fig.) Will reject the tilted hollow axis 4 in the corresponding direction and change the direction of the rotor thrust vector.

Управление механизмом изменения шага 12 несущего винта осуществляется автономно, в данном случае гидроцилиндрами 13 гидравлической системы, которые перемещают внутреннюю обойму механизма изменения шага 12 по винтовым поверхностям 11 на наклоняемой полой оси 4. При этом развороты вертолета осуществляются как обычно - путем изменения тяги хвостового рулевого винта или заменяющего его приспособления, а вертикальные перемещения - путем изменения общего шага несущего винта.The mechanism for changing the pitch of the rotor 12 is carried out autonomously, in this case, the hydraulic cylinders 13 of the hydraulic system, which move the inner ring of the mechanism for changing the pitch of 12 along the helical surfaces 11 on the tilted hollow axis 4. In this case, the helicopter turns are carried out as usual - by changing the tail rotor thrust or its substitute devices, and vertical movements - by changing the total pitch of the rotor.

Таким образом, использование вертолета с несущим винтом на наклоняемой полой оси, установленной через стержни шарнирно на корпусе вертолета, имеющего вал с карданными шарнирами равных угловых скоростей в плоскостях шарнирного соединения стержней с наклоняемой полой осью и с корпусом вертолета, повышает надежность несущей системы и безопасность полетов. Снижает силы трения, а также стоимость производства и эксплуатации за счет упрощения конструкции. Кроме того, такой вертолет имеет возможность автоматически стабилизироваться в режиме висения при отсутствии воздействия на ручку управления.Thus, the use of a helicopter with a rotor on an inclined hollow axis mounted pivotally through the rods on the helicopter body, having a shaft with cardan joints of equal angular velocities in the planes of articulation of the rods with the tilted hollow axis and with the helicopter body, increases the reliability of the carrier system and flight safety . Reduces frictional forces, as well as the cost of production and operation by simplifying the design. In addition, such a helicopter has the ability to automatically stabilize in hover mode when there is no effect on the control handle.

Источники информацииInformation sources

1. A.M. Володко. Основы летной эксплуатации вертолетов:1. A.M. Volodko. The basics of flight operation of helicopters:

Аэродинамика. - М.: Транспорт, 1984 г., стр. 72-89 (прототип).Aerodynamics. - M .: Transport, 1984, pp. 72-89 (prototype).

Claims

1. A helicopter comprising a fuselage with a cockpit and engines, a rotor with a pitch change mechanism and a device for balancing the reactive torque from the rotation of the rotor, characterized in that the rotor bushing is mounted through bearings on an inclined hollow axis, which using at least three rods pivotally connected to the helicopter body and connected to the helicopter control mechanism, and the shaft that drives the rotor into rotation is located inside the tilted hollow axis and has two universal joints equal to angular velocities, kinematic centers, which are located near the planes of articulation of the rods with the tilted hollow axis and with the body of the helicopter.

2. The helicopter, according to claim 1, characterized in that the tilted hollow axis has a lever in the horizontal plane that limits the rotation of the axis and is pivotally connected by a thrust to the helicopter body, and the rotor pitch change mechanism has an independent drive.