RU2652491C2 - Винт приспособленного к зависанию летательного аппарата, содержащий устройство демпфирования вибрации - Google Patents
Винт приспособленного к зависанию летательного аппарата, содержащий устройство демпфирования вибрации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2652491C2 RU2652491C2 RU2014139677A RU2014139677A RU2652491C2 RU 2652491 C2 RU2652491 C2 RU 2652491C2 RU 2014139677 A RU2014139677 A RU 2014139677A RU 2014139677 A RU2014139677 A RU 2014139677A RU 2652491 C2 RU2652491 C2 RU 2652491C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- axis
- shaft
- actuator
- load
- screw
- Prior art date
Links
- 238000013016 damping Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 18
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 9
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/04—Antivibration arrangements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/001—Vibration damping devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/32—Rotors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
- F16F7/10—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect
- F16F7/1005—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect characterised by active control of the mass
- F16F7/1011—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect characterised by active control of the mass by electromagnetic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
- F16F7/10—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect
- F16F7/104—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect the inertia member being resiliently mounted
- F16F7/116—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect the inertia member being resiliently mounted on metal springs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/001—Vibration damping devices
- B64C2027/003—Vibration damping devices mounted on rotor hub, e.g. a rotary force generator
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/001—Vibration damping devices
- B64C2027/004—Vibration damping devices using actuators, e.g. active systems
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/001—Vibration damping devices
- B64C2027/005—Vibration damping devices using suspended masses
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области авиации, в частности к устройствам гашения вибраций несущего винта. Винт (3) приспособленного к зависанию летательного аппарата имеет втулку (5), которая вращается вокруг оси (A) и имеет множество лопастей (9), ведущий вал (6), соединяемый с приводным элементом летательного аппарата (1) и соединенный функционально с втулкой (5), чтобы вращать втулку (5) вокруг оси (A) и демпфирующее средство (15) для демпфирования вибрации, передаваемой валу (6). Демпфирующее средство включает в себя груз (17), предназначенный, чтобы колебаться при использовании так, чтобы препятствовать передаче валу (6) вибрации, формируемой вращением лопастей (9). Груз (17) свободен для того, чтобы колебаться параллельно оси (A), чтобы препятствовать передаче валу (6) вибрации, имеющей основные компоненты вдоль оси (A). Обеспечивается эффективное препятствование передачи валу осевого колебания. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к винту приспособленного к зависанию летательного аппарата, в частности несущему винту вертолета, содержащему устройство демпфирования вибрации.
Известны вертолеты, которые, главным образом, содержат фюзеляж; несущий винт сверху фюзеляжа, и который вращается вокруг соответствующей оси; хвостовой винт на заднем конце фюзеляжа; две горизонтальных поверхности хвостового оперения; и две вертикальных поверхности хвостового оперения.
Более конкретно, винт, главным образом, содержит втулку, которая вращается вокруг упомянутой оси и имеет множество лопастей, прикрепленных и выступающих радиально из втулки; и приводной вал, соединяемый с приводным элементом и соединенный функционально с втулкой, чтобы вращать ее.
Работа винта формирует высоко- и низкочастотную вибрацию. Более конкретно, низкочастотная вибрация формируется спутной струей от лопастей и от центра втулки. Спутная струя от центра втулки ударяет вертикальные и горизонтальные аэродинамические поверхности хвостового оперения и хвостовой винт.
Чтобы избежать формирования низкочастотной вибрации, винт содержит устройство отклонения потока, установленное над центром винта и проходящее кольцеобразно вокруг оси вращения ротора.
Более конкретно, устройство отклонения потока предназначается, чтобы направлять спутную струю, формируемую винтом, так, чтобы избегать воздействий спутной струи и предотвращать ударение спутной струи о хвостовой винт и соответствующие поддерживающие структуры.
Высокоскоростное вращение лопастей также формирует высокочастотную вибрацию, которая передается приводному валу и, следовательно, вертолету.
Формирование и передача высокочастотной вибрации к приводному валу винта предотвращаются с помощью демпфирующих устройств, установленных на винт и настроенных на одну или более частот высокочастотной вибрации.
Одно такое демпфирующее устройство описывается в патентных заявках GB-A-2014099 и FR-A-2749901.
В частности, FR-A-2749901 раскрывает демпфирующее устройство, которое уменьшает передачу вибраций в плоскости, ортогональной оси винта, к фюзеляжу. Демпфирующее устройство содержит приводное средство, которое приводит груз в требуемое положение регулировки вдоль оси винта, без оказания какого-либо демпфирующего действия на этот груз.
В результате, демпфирующее устройство, показанное в FR-A-2749901, не может никаким образом уменьшать передачу осевых вибраций от лопастей к фюзеляжу.
Патентная заявка Заявителя PCTIB2008001594 описывает простое, недорогое демпфирующее устройство, предназначенное, чтобы предотвращать формирование и передачу высокочастотной вибрации к приводному валу винта, без помехи аэродинамике и работе винта и/или устройства отклонения потока.
Более конкретно, вышеупомянутое демпфирующее устройство, главным образом, содержит:
груз, размещенный в устройстве отклонения потока; и
стержень, который поддерживается соосно посредством вала на первом осевом конце и соединяется с грузом на втором осевом конце, противоположном первому концу.
Более конкретно, стержень является достаточно жестким в осевом направлении, чтобы закреплять груз в практически фиксированном положении вдоль оси винта.
Наоборот, жесткость на изгиб стержня является такой, чтобы предоставлять возможность грузу вибрировать в плоскости, перпендикулярной оси винта, и с характерной частотой вибрации винта и, следовательно, препятствовать передаче валу изгибного колебания, формируемого вращением втулки и лопастей.
Демпфирующее устройство, описанное выше, следовательно, лишь эффективно препятствует передаче валу изгибного колебания в плоскости, практически перпендикулярной оси винта, и с частотой около конкретной данной частоты, определенной изгибной жесткостью стержня и весом груза.
Другими словами, демпфирующее устройство, описанное выше, является "пассивным" элементом, настроенным на конкретную частоту изгибного колебания для демпфирования.
В промышленности возрастает необходимость также эффективно препятствовать передаче валу осевого колебания, т.е., параллельного оси вала.
Следом за внедрением в вертолеты винтов с регулируемой скоростью вращения, т.е., предназначенных, чтобы вращаться с различными скоростями во время эксплуатации вертолета, также возрастает необходимость предотвращать передачу приводному валу вибрации с очень переменчивым частотным диапазоном.
Целью настоящего изобретения является предоставление винта приспособленного к зависанию летательного аппарата, чтобы удовлетворять, по меньшей мере, одному из вышеописанных требований несложным, недорогим образом.
Согласно настоящему изобретению предоставляется винт приспособленного к зависанию летательного аппарата, который заявлен в пункте 1 формулы изобретения.
Предпочтительный, неограничивающий вариант осуществления настоящего изобретения будет описан посредством примера со ссылкой на присоединенные чертежи, на которых:
Фиг. 1 показывает вид сбоку вертолета, содержащего винт в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 2 показывает секцию винта на фиг. 1 с частями, показанными только частично ради ясности;
Фиг. 3 показывает множество составных частей винта на фиг. 1 и 2;
Фиг. 4 показывает схему дополнительных составных частей винта на фиг. 1-3.
Число 1 на фиг. 1 указывает приспособленный к зависанию летательный аппарат, в частности, вертолет, главным образом, содержащий фюзеляж 2; несущий винт 3, который расположен в верхней части фюзеляжа 2 и который вращается вокруг оси A; и хвостовой винт 4, который расположен на заднем конце фюзеляжа 2 и который вращается вокруг соответствующей оси, поперечной относительно оси A.
Более конкретно, винт 3 содержит полую втулку 5, по оси A, подходящую для лопастей и из которой выступает множество лопастей 9, проходящих радиально относительно оси A.
Винт 3 также содержит приводной вал 6, который вращается вокруг оси A, объединяется под углом с втулкой 5 и соединяется, непоказанным способом, с приводным элементом, например, турбиной, на вертолете 1. Более конкретно, вал 6 является полым.
Более конкретно (фиг. 2), вал 6 размещается частично внутри втулки 5 и соединяется как одно целое под углом с втулкой 5 посредством шлица и посредством двух клиньев, вставленных радиально между валом 6 и втулкой 5. Более конкретно, шлиц вставляется в направлении оси между двумя клиньями.
Винт 3 также содержит устройство 10 отклонения потока для направления спутной струи, формируемой вращением винта 3, по заданному маршруту, предназначенному, чтобы предотвращать колебание, формируемое спутной струей от концов лопастей 9 на противоположных сторонах втулки 5.
Более конкретно, отклоняющее устройство 10 является кольцеобразным, протягивается вокруг оси A и находится на противоположной стороне втулки 5 по отношению к фюзеляжу 2.
Отклоняющее устройство 10 представлено в форме "колпака" и ограничивается двумя обращенными в осевом направлении стенками 11 и 12. Более конкретно, стенка 11 определяет отклоняющее устройство 10 в осевом направлении на противоположной стороне по отношению к втулке 5, а стенка 12 определяет отклоняющее устройство 10 в осевом направлении на стороне втулки 5.
Стенка 11 является непрерывной и проходит, радиально наружу от оси A, при уменьшающихся осевых расстояниях от втулки 5.
Стенка 12 имеет круглую первую наружную кромку 13; и вторую наружную кромку (не показана на фиг. 2), противоположную и расположенную радиально наружу от внешней кромки 13. Вторая внешняя кромка стенки 12 также обращена в осевом направлении к наружной кромке стенки 11.
Стенки 11 и 12 сконструированы так, что осевое расстояние между ними уменьшается радиально наружу от оси A.
Более конкретно, действуя от кромки 13 до второй кромки, стенка 12 протягивается сначала от, а затем к втулке 5.
Стенки 11 и 12 соединяются друг с другом посредством полого тела в форме усеченного конуса, симметричного относительно оси A и поперечная поверхность которого протягивается между стенками 11 и 12.
Винт 3 также содержит устройство 15 демпфирования вибрации.
Устройство 15, главным образом, содержит груз 17, соединенный с втулкой 5 и с валом 6, чтобы препятствовать передаче вибрации, формируемой вращением лопастей 9.
Груз 17 преимущественно свободен, чтобы колебаться параллельно оси A, чтобы предотвращать передачу вибрации, параллельной оси A, валу 6 и, следовательно, втулке 5 и фюзеляжу 2.
Другими словами, устройство 15 уменьшает передачу осевой вибрации валу 6.
Устройство 15 также содержит актуатор 30, соединенный с грузом 17 и управляемый, чтобы формировать на грузе 17 первое демпфирующее усилие с основной компонентой, параллельной оси A, с тем, чтобы предотвращать передачу вибрации, параллельной оси A, валу 6 и втулке 5.
Более конкретно, устройство 15 содержит направляющую 16, соосную с осью A, и вдоль которой монтируется груз 17, чтобы колебаться параллельно оси A.
Актуатор 30 содержит тело 31, размещенное в валу 6 и определяющее полость для размещения груза 17.
Направляющая 16 проходит сквозь тело 31.
Груз 17 является трубчатым телом с осью A, через которое направляющая 16 проходит соосно.
Более конкретно, груз 17 соединяется упруго, на противоположных осевых конечных поверхностях 18 и 19, с телом 31 упругим средством.
В показанном примере упругое средство содержит первую и вторую винтовую пружину 32 с соответствующими осями, параллельными оси A.
Первая пружина 32 вставляется между поверхностью 18 и телом 45 устройства 15, а вторая пружина 32 вставляется между поверхностью 19 и телом 56 актуатора 30, присоединенного к телу 31.
Другими словами, груз 17 упруго подвешивается внутри тела 31, чтобы колебаться вдоль направляющей 16.
Жесткость, параллельно оси A, каждой витой пружины и размер груза 17 предпочтительно таковы, что собственная частота системы, сформированной ими, равна N*Ω, где N - это число лопастей 9, а Ω - это частота вращения вала 6.
Устройство 15 также содержит:
- датчик 33 (показанный схематично на фиг. 2) для формирования множества сигналов, ассоциированных с состоянием ускорения вала 6 параллельно оси A и в плоскости, перпендикулярной оси A; и
- блок 34 управления (фиг. 4), предназначенный, чтобы формировать демпфирующее усилие на грузе 17 на основе одного из сигналов, сформированных датчиком 33.
Более конкретно, датчик 33 является акселерометром, который обнаруживает значения ускорения в центре O втулки 5, в направлении, параллельном оси A, и в двух направлениях в плоскости, перпендикулярной оси A.
В показанном примере датчик 33 устанавливается вдоль оси A. Предпочтительно, датчик 33 размещается в центре O втулки 5.
Блок 34 управления управляет актуатором 30 на основе значения ускорения, параллельного оси A, обнаруженной датчиком 33.
Актуатор управляется посредством блока 34 управления, чтобы формировать на грузе 17 синусоидальное первое демпфирующее усилие, имеющее основную компоненту вдоль оси A, и частоту около N*Ω, где N - это число лопастей 9, а Ω - это частота вращения вала 6.
Это синусоидальное усилие заставляет груз 17 колебаться параллельно оси A и колебаться вдоль направляющей 16.
В варианте осуществления на фиг. 2 актуатор 30 содержит:
- множество обмоток 35, совмещенных с телом 31 и соединенных функционально с блоком 34 управления; и
- постоянный магнит 36, помещенный на груз 17 и соединенный магнитным образом с обмотками 35.
Более конкретно, блок 34 управления вынуждает переменный ток циркулировать в обмотках 35. Посредством магнитной связи между обмотками 35 и постоянным магнитом 36, переменный ток формирует первое демпфирующее усилие, направленное параллельно оси A, на груз 17.
Устройство 15 также содержит два актуатора 41, 42, соединенных с валом 6 и управляемых, чтобы формировать на валу 6, соответственно, второе и третье демпфирующее усилие с компонентами в плоскости, перпендикулярной оси A.
Актуаторы 41 и 42, таким образом, уменьшают передачу валу 6, и, следовательно, втулке 5 и фюзеляжу 2, усилий в плоскости, перпендикулярной оси A.
Более конкретно, актуаторы 41, 42 представлены в форме наложенных колец, вращаемых валом 6 и установленных, чтобы вращаться относительно вала 6 вокруг оси A.
Актуатор 41 вращается относительно вала 6 вокруг оси A в том же направлении, что и вращение вала 6 вокруг оси A, и с частотой (N-1)*Ω.
Второе демпфирующее усилие, формируемое на валу 6 актуатором 41, является синусоидальным, с частотой (N-1)*Ω.
Актуатор 42 вращается вокруг оси A в противоположном направлении по отношению к вращению вала 6 и с частотой (N+1)*Ω.
Третье демпфирующее усилие, формируемое на приводном валу 6 актуатором 42, является синусоидальным с частотой (N+1)*Ω.
Второе и третье демпфирующее усилие, следовательно, оба имеют, относительно фюзеляжа 2, частоту N*Ω, где N - это число лопастей 9, а Ω - это частота вращения вала 6. Частота N*Ω соответствует частоте вибрации для демпфирования, т.е. вибрации, передаваемой от лопастей 9 фюзеляжу 2.
Актуаторы 41, 42 размещаются внутри и вращаются относительно тела 45, которое вращается вокруг оси A и прикрепляется к телу 31, и, следовательно, к валу 6 и втулке 5.
Более конкретно, тело 45 является полым и размещается, относительно тела 31, на той же стороне, что и отклоняющее устройство 10, и на противоположной стороне по отношению к телу 56.
Блок 34 управления также размещается в теле 45 и окружается актуаторами 41, 42.
Тело 45 предпочтительно содержит основание 46, расположенное на стороне груза 17 и прикрепленное к направляющей 16. Тело 45 также прикрепляется к блоку 34 управления.
Более конкретно, актуаторы 41, 42 являются формирующими центробежную силу типами, т.е. каждый содержит диск, эксцентричный относительно соответствующей оси B, C.
Амплитуда второго и третьего демпфирующего усилий, формируемых актуаторами 41, 42, получается посредством регулирования углового расстояния между двумя эксцентриковыми дисками актуаторов 41, 42.
Фаза второго и третьего демпфирующего усилия, формируемого актуаторами 41, 42, управляется посредством регулировки среднего значения азимута соответствующих эксцентриковых дисков.
В зависимости от скорости вращения актуаторов 41, 42 относительно оси A положение соответствующих грузов изменяется так, чтобы соответствующим образом формировать синусоидальное второе и третье демпфирующее усилие, изменяющееся по модулю и фазе.
Актуаторы 41, 42 управляются посредством блока 34 управления на основе величины, измеренной датчиком 33.
Как показано схематично на фиг. 4, блок 34 управления содержит множество каскадов 37a, 37b, 37c, каждый из которых принимает соответствующий входной сигнал 26a, 26b, 26c от датчика 33 и подает соответствующий выходной сигнал 27a, 27b, 27c для соответствующего актуатора 30, 41, 42.
Более конкретно, каскады 37a, 37b, 37c являются независимыми друг от друга, т.е. каждый каскад 37a, 37b, 37c принимает только соответствующий входной сигнал 26a, 26b, 26c и формирует только соответствующий выходной сигнал 27a, 27b, 27c.
Наконец, устройство 15 содержит:
- кабель 60, соединенный электрически с источником электроэнергии (не показан), фиксированным относительно оси A;
- трубопровод 59, размещающий в себе кабель 60;
- токосъемное кольцо 60, соединенное электрически с кабелем 60 и для поддержания электрического соединения между кабелем 60, зафиксированным относительно оси A, и блоком 34 управления; и
- кодер 62 для определения углового положения вала 6 вокруг оси A.
Кабель 60, трубопровод 59, токосъемное кольцо 61 и кодер 62 располагаются на противоположной в осевом направлении стороне от оси A по отношению к отклоняющему устройству 10.
Кабель 60, кодер 62, токосъемное кольцо 61 и трубопровод 59 проходят соосно с осью A.
Трубопровод 59 прикрепляется к телу 56, с противоположной стороны по отношению к телу 31.
При фактическом использовании вал 6 вращает втулку 5 и лопасти 9 вокруг оси A.
Более конкретно, вал 6 может вращаться вокруг оси A с переменной угловой скоростью и, следовательно, переменной частотой Ω.
Вращение втулки 5 и лопастей 9 формирует вибрацию, которая передается валу 6 и от него фюзеляжу 2 вертолета 1.
Эта вибрация имеет преимущественно частоту N*Ω, где N - число лопастей 9, а Ω - это частота вращения вала 6.
Ускорение вала 6 измеряется датчиком 33.
На основе значений ускорения, параллельного оси A, блок 34 управления дает команду актуатору 30 формировать первое демпфирующее усилие на грузе 17. Первое демпфирующее усилие является синусоидальным, направляется параллельно оси A и имеет частоту N*Ω.
Первое демпфирующее усилие вынуждает груз 17 колебаться вдоль оси A по направляющей 16 и, таким образом, демпфирует вибрацию, передаваемую валу 6 и фюзеляжу 2 с компонентой, параллельной оси A.
Более конкретно, блок 34 управления вынуждает переменный ток протекать внутри электрических обмоток 35. И, вследствие магнитной связи между электрическими обмотками 35 и постоянным магнитом 36, первое осевое демпфирующее усилие формируется на грузе 17.
На основе значений ускорения, измеренных датчиком 33, в плоскости, перпендикулярной оси A, блок 34 управления также дает команду актуаторам 41 и 42 формировать второе и третье демпфирующее усилие, соответственно, на грузе 17.
Более конкретно, актуатор 41 вращается в том же направлении, что и вал 6, с частотой (N-1)*Ω.
Второе демпфирующее усилие, формируемое актуатором 41, является синусоидальным, лежит в плоскости, параллельной оси вала 6, и направляется радиально относительно оси A.
Второе демпфирующее усилие имеет частоту (N-1)*Ω.
Актуатор 42 вращается в противоположном направлении по отношению к валу 6 с частотой (N+1)*Ω.
Третье демпфирующее усилие, формируемое актуатором 42, является синусоидальным, лежит в плоскости, параллельной оси вала 6, и направляется радиально относительно оси A.
Третье демпфирующее усилие имеет частоту (N+1)*Ω.
Поскольку актуатор 41 вращается вокруг оси A с частотой (N-1)*Ω в том же направлении, что и вал 6, и актуатор 42 вращается вокруг оси A с частотой (N+1)*Ω в противоположном направлении по отношению к валу 6, оба имеют, относительно фюзеляжа 2, частоты вращения N*Ω и вращаются, соответственно, в том же и противоположном направлении по отношению к валу 6.
Частота вращения актуаторов 41, 42 по отношению к фюзеляжу 2, следовательно, соответствует частоте N*Ω вибрации для демпфирования и наводится на фюзеляже 2 лопастями 9.
Актуаторы 41, 42, таким образом, являются эффективными в уменьшении передачи фюзеляжу 2 вибрации в плоскости, параллельной оси A.
Преимущества винта 3 согласно настоящему изобретению будут ясны из вышеприведенного описания.
В частности, устройство 15 предоставляет возможность грузу 17 колебаться свободно вдоль оси A, таким образом, предоставляя возможность грузу 17, в отличие от решений, описанных во введении, эффективно предотвращать передачу вибрации, направленной параллельно оси A, от лопастей 9 к фюзеляжу 2.
Актуатор 30 устройства 15 также оказывает на груз 17 первое демпфирующее усилие, направленное параллельно оси A, и с частотой N*Ω.
Таким образом, устройство 15 имеет возможность уменьшать передачу вибрации от лопастей 9 к фюзеляжу 2 в пределах широкого диапазона частот вибрации.
Это делает устройство 15 особенно подходящим для использования на винте 3 с переменной скоростью вращения.
Фактически, поскольку скорость вращения винта изменяется, частота N*Ω вибрации, передаваемой от лопастей 9 фюзеляжу 2, изменяется соответствующим образом. И устройство 15 может адаптироваться к этому изменению в скорости вращения винта 3, просто управляя актуатором 30, чтобы изменять частоту первого демпфирующего усилия.
Собственная частота вибрации вдоль оси A системы, определенной грузом 17 и упругим средством 32, соответствует частоте N*Ω вибрации для демпфирования.
Энергия, требуемая, чтобы формировать первое демпфирующее усилие, может, таким образом, быть уменьшена.
Кроме того, в случае неисправности или отказа актуатора 30 груз 17 продолжает свободно колебаться с частотой, равной частоте N*Ω вибрации для демпфирования, таким образом, по меньшей мере, частично продолжая уменьшать вибрацию, передаваемую фюзеляжу 2.
Актуаторы 41, 42 уменьшают вибрацию, передаваемую фюзеляжу 2 в плоскости, перпендикулярной оси A, и являются активно настраиваемыми на различные частоты Ω вращения винта 3.
Блок 34 управления управляет актуаторами 30, 41, 42 на основе входных сигналов, формируемых одним датчиком 33, и формирует выходные управляющие сигналы для актуаторов 30, 41, 42.
Каждый каскад 37a, 37b, 37c блока 34 управления принимает соответствующий входной сигнал 26a, 26b, 26c и предоставляет соответствующий выходной сигнал 27a, 27b, 27c, который зависит исключительно от соответствующего входного сигнала 26a, 26b, 26c.
Логика блока 34 управления, поэтому, является чрезвычайно простой, таким образом, уменьшая общую стоимость устройства 15.
Устройство 15 может быть легко установлено, чтобы обновлять существующие винты 3, содержащие втулку 5, вал 6 и лопасти 9.
Это может быть выполнено посредством простого крепления устройства 15 внутри винта 3 и присоединения кабеля 60 к источнику электроэнергии.
Несомненно, в винте 3, который описан и иллюстрирован в данном документе, могут быть сделаны изменения, однако, без отступления от защищающих рамок, определенных в сопровождающей формуле изобретения.
Более конкретно, актуатор 30 может быть заменен двумя актуаторами, аналогичными актуаторам 41, 42, установленными между актуаторами 41 и 42 и вращающимися в соответствующих противоположных направлениях.
Датчик 33 может формировать сигнал, ассоциированный исключительно с ускорением, параллельным оси A вала 6.
Как противоположность акселерометру, датчик 33 может быть датчиком деформации или нагрузки или гибридным датчиком для измерения как нагрузки, так и ускорения вала 6.
Claims (28)
1. Винт (3) приспособленного к зависанию летательного аппарата, содержащий:
- втулку (5), которая имеет возможность вращения вокруг оси (A) и содержит множество лопастей (9);
- приводной вал (6), соединяемый с приводным элементом упомянутого летательного аппарата (1) и соединенный с втулкой (5) с возможностью вращения втулки (5) вокруг упомянутой оси (A); и
- демпфирующее средство (15) для демпфирования вибрации, передаваемой упомянутому валу (6), и которое содержит груз (17), предназначенный, чтобы колебаться, при использовании, чтобы препятствовать передаче упомянутому валу (6) вибрации, формируемой вращением упомянутых лопастей (9);
при этом винт характеризуется тем, что упомянутый груз (17) свободен, чтобы колебаться параллельно упомянутой оси (A), чтобы препятствовать передаче упомянутому валу (6) вибрации, имеющей основные компоненты вдоль упомянутой оси (A);
демпфирующее средство (15) содержит по меньшей мере один первый актуатор (30), соединенный с упомянутым грузом (17) и управляемый, чтобы формировать на грузе (17) первое демпфирующее усилие, имеющее основную компоненту, параллельную упомянутой оси (A);
первый актуатор (30) является управляемым так, чтобы формировать первое демпфирующее усилие на грузе (17) с основной компонентой, параллельной оси (A), и с частотой, изменяющейся, при использовании, согласно угловой скорости винта (3) вокруг оси (A), так, чтобы вынуждать груз (17) колебаться параллельно оси (A).
2. Винт по п.1, характеризующийся тем, что первый актуатор (30) является управляемым так, чтобы формировать первое демпфирующее усилие с первой частотой f=N⋅Ω, где N - это число упомянутых лопастей, а Ω - это частота вращения винта (3).
3. Винт по п.2, характеризующийся тем, что содержит упругий элемент (32), вставленный между грузом (17) и первым актуатором (30);
упругий элемент (32) и груз (17) имеют собственную частоту колебаний, параллельных упомянутой оси (A), равную N⋅Ω.
4. Винт по любому из предшествующих пунктов, характеризующийся тем, что первый актуатор (3) содержит направляющую (16), соосную с осью (A), и на которой груз (17) установлен с возможностью колебания относительно упомянутой оси (A).
5. Винт по п.1, характеризующийся тем, что первый актуатор (30) содержит тело (31), соединенное с валом (6), и которое вращается как одно целое с валом вокруг оси (A);
при этом одно (17) из тела (31) и груза (17) содержит по меньшей мере один постоянный магнит (36), соединенный магнитным образом с электрической обмоткой (35), которая переносится другим (31) из тела (31) и груза (17).
6. Винт по п.5, характеризующийся тем, что первый актуатор (30) также содержит:
- токосъемное кольцо (61) для электропитания электрической обмотки (35); и
- кодер (62) для определения углового положения вала (6) вокруг оси (A).
7. Винт по п.1, характеризующийся тем, что вал (6) является полым и по меньшей мере частично размещает первый актуатор (30).
8. Винт по п.1, характеризующийся тем, что демпфирующее средство (15) содержит второй актуатор (41) и третий актуатор (42), которые соединяются с грузом (17) и являются управляемыми так, чтобы формировать второе демпфирующее усилие и третье демпфирующее усилие на упомянутом грузе (17), соответственно, при этом второе демпфирующее усилие и третье демпфирующее усилие, каждое, имеет основную компоненту в плоскости, перпендикулярной оси (A), так, чтобы предотвращать передачу валу (6) вибрации в плоскости, перпендикулярной оси (A).
9. Винт по п.8, характеризующийся тем, что второй актуатор (41) и третий актуатор (42) вращаются вокруг оси (A) посредством вала (6) и вращаются, при использовании, относительно вала (6) и вокруг оси (A);
второй актуатор (41) является управляемым так, чтобы формировать второе демпфирующее усилие со второй частотой (N-1)⋅Ω и посредством вращения со второй частотой в том же направлении и относительно вала (6);
третий актуатор (42) является управляемым так, чтобы формировать третье демпфирующее усилие с третьей частотой (N+1)⋅Ω и посредством вращения с третьей частотой в противоположном направлении относительно упомянутого вала (6); при этом N - это число упомянутых лопастей, а Ω - это частота вращения винта (3).
10. Винт по п.8 или 9, характеризующийся наличием:
- датчика (33) для формирования по меньшей мере одного множества сигналов, ассоциированных с состоянием ускорения вала (6) вдоль оси (A) и в плоскости, перпендикулярной оси (A); и
- блок (34) управления, управляемый так, чтобы выдавать команду первому, второму и третьему актуатору (30, 41, 42) на основе упомянутой величины, измеренной датчиком (33), чтобы формировать первое, второе и третье демпфирующее усилие, соответственно.
11. Винт по п.10, характеризующийся тем, что датчик (33) размещается вдоль упомянутой оси (A).
12. Винт по п.11, характеризующийся тем, что блок (34) управления содержит три каскада (37a, 37b, 37c), на которые подаются соответствующие входные сигналы (26a, 26b, 26c) от датчика (33), и которые предназначены, чтобы формировать соответствующие выходные сигналы (27a, 27b, 27c) для первого, второго и третьего актуатора (30, 41, 42);
каждый каскад (37a, 37b, 37c) предназначается для того, чтобы формировать соответствующий выходной сигнал (27a, 27b, 27c) исключительно на основе соответствующего входного сигнала (26a, 26b, 26c).
13. Приспособленный к зависанию летательный аппарат (1), характеризующийся наличием винта (3) по п.1.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP13425136.2A EP2857313B1 (en) | 2013-10-03 | 2013-10-03 | Hover aircraft rotor comprising a vibration damping device |
EP13425136.2 | 2013-10-03 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014139677A RU2014139677A (ru) | 2016-04-20 |
RU2652491C2 true RU2652491C2 (ru) | 2018-04-26 |
Family
ID=49766019
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014139677A RU2652491C2 (ru) | 2013-10-03 | 2014-09-30 | Винт приспособленного к зависанию летательного аппарата, содержащий устройство демпфирования вибрации |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9995168B2 (ru) |
EP (1) | EP2857313B1 (ru) |
JP (1) | JP2015071410A (ru) |
KR (1) | KR102206795B1 (ru) |
CN (1) | CN104670487B (ru) |
IN (1) | IN2014DE02823A (ru) |
RU (1) | RU2652491C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2799170C1 (ru) * | 2019-06-13 | 2023-07-04 | ЛЕОНАРДО С.п.А. | Винт для способного к зависанию летательного аппарата |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3279957B1 (en) | 2015-03-31 | 2022-01-26 | TDK Corporation | Magnetoresistive effect element |
EP3208192B1 (en) * | 2016-02-22 | 2018-04-11 | LEONARDO S.p.A. | Vibration damping device and damping method for a rotor of an aircraft capable of hovering |
US10287001B2 (en) * | 2016-06-15 | 2019-05-14 | Kitty Hawk Corporation | Self-adjusting system for aircraft control |
EP3342706B1 (en) * | 2016-12-30 | 2019-03-06 | Leonardo S.P.A. | Rotor for an aircraft capable of hovering and relative method |
CN106976560B (zh) * | 2017-05-08 | 2023-07-21 | 昆山合朗航空科技有限公司 | 一种无人机电机座、无人机驱动装置和无人机 |
EP3421359B1 (en) | 2017-06-30 | 2019-08-21 | LEONARDO S.p.A. | Rotor for a hover-capable aircraft |
EP3476728B1 (en) * | 2017-10-31 | 2019-12-25 | LEONARDO S.p.A. | Rotor for a hover-capable aircraft and method for containment of vibrations transmitted to the mast of a rotor of a hover-capable aircraft |
US10587103B2 (en) * | 2018-03-16 | 2020-03-10 | Bell Helicopter Textron Inc. | Flexible coupling for standpipe assembly |
EP3599162B1 (en) * | 2018-07-27 | 2020-11-11 | LEONARDO S.p.A. | Helicopter kit |
CN109610677B (zh) * | 2019-02-01 | 2023-11-24 | 青岛理工大学 | 自走式全方向转动惯量驱动控制系统 |
EP3750801B1 (en) | 2019-06-13 | 2021-08-04 | LEONARDO S.p.A. | Rotor for a hover-capable aircraft |
CN113534093B (zh) * | 2021-08-13 | 2023-06-27 | 北京环境特性研究所 | 飞机目标的螺旋桨叶片数量反演方法及目标识别方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4281967A (en) * | 1978-02-10 | 1981-08-04 | Societe Nationale Industrielle Aerospatiale | Resonator device for damping the vibrations of a rotor of a rotary-wing aircraft |
SU548974A1 (ru) * | 1975-07-17 | 1981-09-23 | Предприятие П/Я В-2323 | Демпфер вибраций несущего винта вертолета |
US6045090A (en) * | 1996-06-12 | 2000-04-04 | Eurocopter | Device for reducing the vibrations generated by a lift rotor of a rotary-wing aircraft |
US20100296930A1 (en) * | 2009-05-20 | 2010-11-25 | Eurocopter | Concentrated-mass device for reducing vibration generated by a rotorcraft lift rotor, and a rotor hub fitted with such a device |
US20100296931A1 (en) * | 2009-05-20 | 2010-11-25 | Eurocopter | Distributed-mass device for reducing vibration generated by a rotorcraft lift rotor, and a rotor hub fitted with such a device |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2416838A1 (fr) | 1978-02-10 | 1979-09-07 | Aerospatiale | Dispositif pour attenuer les vibrations d'un rotor de giravion |
FR2825769B1 (fr) * | 2001-06-06 | 2004-08-27 | Vibrachoc Sa | Dispositif d'amortissement de vibrations |
WO2006083295A1 (en) * | 2004-06-10 | 2006-08-10 | Lord Corporation | A method and system for controlling helicopter vibrations |
DE602005008019D1 (de) * | 2005-05-16 | 2008-08-21 | Agusta Spa | Hubschrauber mit verbesserter Schwingungskontrollvorrichtung |
ITTO20070442A1 (it) * | 2007-06-20 | 2008-12-21 | Santino Pancotti | Rotore per un elicottero comprendente un dispositivo di smorzamento delle vibrazioni e relativo metodo di riqualificazione |
FR2975668B1 (fr) * | 2011-05-27 | 2013-07-05 | Eurocopter France | Procede et aeronef muni d'un dispositif pour la reduction de vibrations |
-
2013
- 2013-10-03 EP EP13425136.2A patent/EP2857313B1/en active Active
-
2014
- 2014-09-30 RU RU2014139677A patent/RU2652491C2/ru active
- 2014-10-01 JP JP2014203182A patent/JP2015071410A/ja active Pending
- 2014-10-01 US US14/503,848 patent/US9995168B2/en active Active
- 2014-10-01 IN IN2823DE2014 patent/IN2014DE02823A/en unknown
- 2014-10-06 KR KR1020140134352A patent/KR102206795B1/ko active IP Right Grant
- 2014-10-08 CN CN201410525842.9A patent/CN104670487B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU548974A1 (ru) * | 1975-07-17 | 1981-09-23 | Предприятие П/Я В-2323 | Демпфер вибраций несущего винта вертолета |
US4281967A (en) * | 1978-02-10 | 1981-08-04 | Societe Nationale Industrielle Aerospatiale | Resonator device for damping the vibrations of a rotor of a rotary-wing aircraft |
US6045090A (en) * | 1996-06-12 | 2000-04-04 | Eurocopter | Device for reducing the vibrations generated by a lift rotor of a rotary-wing aircraft |
US20100296930A1 (en) * | 2009-05-20 | 2010-11-25 | Eurocopter | Concentrated-mass device for reducing vibration generated by a rotorcraft lift rotor, and a rotor hub fitted with such a device |
US20100296931A1 (en) * | 2009-05-20 | 2010-11-25 | Eurocopter | Distributed-mass device for reducing vibration generated by a rotorcraft lift rotor, and a rotor hub fitted with such a device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2799170C1 (ru) * | 2019-06-13 | 2023-07-04 | ЛЕОНАРДО С.п.А. | Винт для способного к зависанию летательного аппарата |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US9995168B2 (en) | 2018-06-12 |
IN2014DE02823A (ru) | 2015-06-26 |
US20150098801A1 (en) | 2015-04-09 |
RU2014139677A (ru) | 2016-04-20 |
EP2857313A1 (en) | 2015-04-08 |
EP2857313B1 (en) | 2015-12-23 |
KR102206795B1 (ko) | 2021-01-26 |
JP2015071410A (ja) | 2015-04-16 |
CN104670487A (zh) | 2015-06-03 |
CN104670487B (zh) | 2018-10-09 |
KR20150039700A (ko) | 2015-04-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2652491C2 (ru) | Винт приспособленного к зависанию летательного аппарата, содержащий устройство демпфирования вибрации | |
US9046148B2 (en) | Active force generation system for minimizing vibration in a rotating system | |
US10065730B2 (en) | Active vibration control system with non-concentric revolving masses | |
EP3405390A1 (en) | Resonant operating rotor assembly | |
KR102241339B1 (ko) | 오프셋된 불균형 회전자들을 갖는 허브-기반 능동식 진동 제어 시스템들, 장치들 및 방법들 | |
JPH072187A (ja) | ヘリコプタのロータ・ブレードのより高い高調波振動を制御するための装置 | |
WO2012021202A2 (en) | Real time active helicopter vibration control and rotor track and balance systems | |
US11319061B2 (en) | Rotor for a hover-capable aircraft | |
US10308355B2 (en) | Hub mounted vibration suppression system | |
WO2016064952A1 (en) | Vibration control assembly for an aircraft and method of controlling aircraft vibration | |
US8042659B1 (en) | Active force generation/isolation system employing Magneto Rheological Fluid (MRF) | |
US11866159B2 (en) | Rotor for a hover-capable aircraft | |
RU2799170C1 (ru) | Винт для способного к зависанию летательного аппарата | |
EP3233308B1 (en) | Variable amplitude force generator | |
EP3476728A1 (en) | Rotor for a hover-capable aircraft and method for containment of vibrations transmitted to the mast of a rotor of a hover-capable aircraft | |
US20170283044A1 (en) | Damage adaptive vibration control |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20200512 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner |