RU2759228C1 - Helicopter heading position control device with coaxial propellers - Google Patents

Helicopter heading position control device with coaxial propellers Download PDF

Info

Publication number
RU2759228C1
RU2759228C1 RU2021109023A RU2021109023A RU2759228C1 RU 2759228 C1 RU2759228 C1 RU 2759228C1 RU 2021109023 A RU2021109023 A RU 2021109023A RU 2021109023 A RU2021109023 A RU 2021109023A RU 2759228 C1 RU2759228 C1 RU 2759228C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
helicopter
motor
stator
possibility
Prior art date
Application number
RU2021109023A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Викторович Коровкин
Original Assignee
Сергей Викторович Коровкин
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 Сергей Викторович Коровкин filed Critical Сергей Викторович Коровкин
Priority to RU2021109023A priority Critical patent/RU2759228C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2759228C1 publication Critical patent/RU2759228C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04—Helicopters
    • B64C27/08—Helicopters with two or more rotors
    • B64C27/10—Helicopters with two or more rotors arranged coaxially
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D35/00—Transmitting power from power plants to propellers or rotors; Arrangements of transmissions
    • B64D35/04—Transmitting power from power plants to propellers or rotors; Arrangements of transmissions characterised by the transmission driving a plurality of propellers or rotors
    • B64D35/06—Transmitting power from power plants to propellers or rotors; Arrangements of transmissions characterised by the transmission driving a plurality of propellers or rotors the propellers or rotors being counter-rotating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Toys (AREA)

Abstract

FIELD: aviation technology.SUBSTANCE: invention relates to the field of aviation technology, namely to control systems for helicopters with coaxial propellers. A helicopter heading position control device containing a system of coaxial rotors mounted with the ability to rotate in opposite directions on the rotor and stator of the traction motor, the power source includes an adjusting motor, the stator of which is connected to additionally inserted resistor. The shaft of the lower rotor is connected to the shaft of the regulating electric motor, fixed on the helicopter body with the possibility of transmitting to the helicopter body of the torque, the direction of which is opposite to the direction of rotation of the lower rotor when power is supplied to the regulating electric motor, and the possibility of transmitting the torque to the helicopter body, the direction of which coincides with the rotation of the lower rotor when the control motor is closed to the resistor.EFFECT: simplification of the design of the controls along the course of the helicopter, made according to the coaxial scheme, is provided.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационной техники, а именно к вертолетам с соосными винтами.The invention relates to the field of aviation technology, namely to helicopters with coaxial propellers.

В тексте заявки в дальнейшем использован термин «курсовое положение вертолета». В рамках данной заявки он означает управления курсовым положением вертолета (поворот вокруг вертикальной оси).In the text of the application, the term "helicopter heading position" is used hereinafter. Within the framework of this application, it means control of the heading position of the helicopter (rotation around the vertical axis).

Известен (Загордан A.M. «Элементарная теория вертолета», Военное издательство министерства обороны СССР, 1955 г.) способ управления курсовым положением вертолета (положение относительно вертикальной оси) при помощи рулевого винта, расположенного на хвостовой балке. Рулевой винт создает вращающий момент и разворачивает вертолет относительно вертикальной оси. Недостатком такого решения является увеличение габаритов и массы вертолета.Known (Zagordan A.M. "Elementary theory of a helicopter", Military Publishing House of the Ministry of Defense of the USSR, 1955) a method of controlling the course position of a helicopter (position relative to the vertical axis) using a tail rotor located on the tail boom. The tail rotor creates torque and turns the helicopter about the vertical axis. The disadvantage of this solution is the increased size and weight of the helicopter.

Известно RU, патент 2136543, опубл. 10.09.1999) устройство управления вертолетом, имеющим несущий винт и хвостовую балку, содержащее расположенную вдоль нее продольную щель управления циркуляцией воздушного потока, обтекающего хвостовую балку вертолета, и реактивный двигатель малой тяги системы управления, ориентированный по одной или обеим плоскостям заднего конца хвостовой балки. Устройство дополнительно снабжено первым каналом, проходящим вдоль хвостовой балки и ведущим к указанной щели управления циркуляцией, первым средством создания давления воздуха, предназначенным для создания первого воздушного потока, протекающего по вышеуказанному первому каналу при заданном давлении, вторым каналом, проходящим вдоль хвостовой балки и ведущим к реактивному двигателю системы управления, и вторым средством создания давления воздуха, предназначенным для создания второго воздушного потока, протекающего по указанному второму каналу под давлением, отличающимся от заданного давления первого воздушного потока.Known RU, patent 2136543, publ. 09/10/1999) a helicopter control device having a rotor and a tail boom, containing a longitudinal slot for controlling the circulation of the air flow around the tail boom of the helicopter, and a low-thrust jet engine of the control system, oriented along one or both planes of the rear end of the tail boom. The device is additionally equipped with a first channel running along the tail boom and leading to said circulation control slot, a first air pressure generating means designed to create a first air flow flowing through the above first channel at a given pressure, a second channel running along the tail boom and leading to the jet engine of the control system, and the second means for creating air pressure, designed to create a second air stream flowing through the specified second channel at a pressure different from the predetermined pressure of the first air stream.

Устройство не применимо для использования в конструкции вертолета с соосными винтами.The device is not applicable for use in a coaxial rotor helicopter.

Известна (SU, авторское свидетельство 1826423, опубл. 10.12.1995) система управления соосным вертолетом с системой курсового управления, включающей педали, гидроусилитель путевого управления с золотником, соединенным с проводкой путевого управления качалкой управления золотником, и с системой управления общим шагом, включающей рычаг общего шага, гидроусилитель общего шага с силовым штоком, соединенным посредством качалки силового штока с проводкой управления общим шагом, причем с целью улучшения эксплуатационных характеристик за счет ограничения сближения лопастей несущих винтов, система путевого управления снабжена рычагом, установленным жестко на качалке управления золотником гидроусилителя путевого управления, а система управления общим шагом снабжена ограничителем, жестко установленным на качалке силового штока гидроусилителя общего шага, при этом ограничитель выполнен профилированным с возможностью взаимодействия с рычагом системы путевого управления.Known (SU, Inventor's Certificate 1826423, publ. 10.12.1995) a control system for a coaxial helicopter with a course control system including pedals, a directional hydraulic booster with a spool connected to the directional control wiring of a spool control rocker, and with a common pitch control system including a lever a common pitch, a common pitch hydraulic booster with a power rod connected by means of a power rod rocker with a common pitch control wiring, and in order to improve performance by limiting the approach of the rotor blades, the directional control system is equipped with a lever mounted rigidly on the control rocker of the steering hydraulic booster valve , and the common pitch control system is equipped with a limiter rigidly mounted on the rocker of the power steering rod of the common-pitch hydraulic booster, while the limiter is profiled with the ability to interact with the lever of the directional control system.

Недостатком известной системы следует признать ее сложность и ненадежность.The disadvantage of the known system is its complexity and unreliability.

Наиболее близким аналогом разработанного технического решения можно (Суриков Н.Ф. и др. Вертолет Ка-26. М.: Транспорт, 1982, с. 107-110) считать систему соосных несущих винтов, служащих для создания подъемной силы и для управления летательным аппаратом, реализованные на вертолетах с соосными винтами Ка-26, Ка-32, имеющий автомат перекоса, изменяющий угол наклона лопастей несущих винтов при вращении и осуществляющий таким образом регулирование положения вертолета, в том числе курсовое регулирование (поворот вокруг вертикальной оси). Недостатком такого решения является сложность конструкции автомата перекоса соосных несущих винтов.The closest analogue of the developed technical solution can be considered (Surikov N.F. et al. Helicopter Ka-26. M .: Transport, 1982, pp. 107-110) to consider a system of coaxial rotors serving to create lift and control the aircraft , implemented on helicopters with coaxial propellers Ka-26, Ka-32, which has a swash plate that changes the angle of inclination of the rotor blades during rotation and thus regulates the position of the helicopter, including directional control (rotation around the vertical axis). The disadvantage of this solution is the complexity of the design of the swashplate of the coaxial rotor.

Техническая проблема, решаемая с использованием разработанной системы, состоит в расширении ассортимента способов регулирования курсового положения вертолета с соосными винтами.The technical problem solved using the developed system consists in expanding the range of methods for adjusting the heading position of a helicopter with coaxial propellers.

Технический результат, достигаемый при реализации разработанной системы, состоит в возможности применения отдельного электродвигателя для курсового регулирования вертолета, выполненного по соосной схеме.The technical result achieved by the implementation of the developed system consists in the possibility of using a separate electric motor for the directional control of the helicopter, made according to the coaxial scheme.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанное устройство управления курсовым положением вертолета. Разработанное устройство содержит систему соосных несущих верхнего и нижнего винтов, установленных с возможностью вращения в противоположные стороны на роторе и статоре тягового электродвигателя, источник электрического питания, к которому подключены средства вращения несущих винтов, при этом оно дополнительно содержит регулировочный электродвигатель, статор которого причем подключен с возможностью разрыва к источнику электрического питания, а также с возможностью разрыва на дополнительно веденный резистор, при этом вал нижнего несущего винта соединен с валом регулирующего электродвигателя, закрепленного на корпусе вертолета с возможностью передачи на корпус вертолета вращающего момента, направление которого противоположно направлению вращения нижнего несущего винта при подаче электропитания на регулирующий электродвигатель и вращающего момента, направление которого совпадает с вращением нижнего несущего винта при замыкании обмоток регулировочного электродвигателя на резистор, то есть работе регулировочного электродвигателя в режиме генератора.To achieve the specified technical result, it is proposed to use the developed control device for the directional position of the helicopter. The developed device contains a system of coaxial bearing upper and lower screws installed with the possibility of rotation in opposite directions on the rotor and stator of the traction motor, an electric power supply to which the means for rotating the rotor screws are connected, while it additionally contains an adjusting motor, the stator of which is connected with the possibility of rupture to the power source, and also with the possibility of rupture to an additionally introduced resistor, while the shaft of the lower rotor is connected to the shaft of the regulating electric motor fixed on the helicopter body with the possibility of transmitting to the helicopter body a torque, the direction of which is opposite to the direction of rotation of the lower rotor when power is supplied to the control motor and torque, the direction of which coincides with the rotation of the lower rotor when the windings of the control motor are closed to a resistor, that is operation of the adjusting motor in generator mode.

В дальнейшем конструкция устройства будет рассмотрена с использованием графического материала, при этом использованы следующие обозначения: корпус вертолета 1, источник электроэнергии 2, скользящие контакты 3, вал 4, ротор тягового электродвигателя 5, статор тягового электродвигателя 6, верхний несущий винт 7, нижний несущий винт 8, подшипник 9, ротор регулирующего электродвигателя 10, статор регулирующего электродвигателя 11, резистор 12.In the future, the design of the device will be considered using graphic material, with the following designations used: helicopter body 1, power source 2, sliding contacts 3, shaft 4, traction motor rotor 5, traction motor stator 6, upper rotor 7, lower rotor 8, bearing 9, control motor rotor 10, control motor stator 11, resistor 12.

Управление курсовым положением вертолета происходит следующим образом. При подаче электрического тока из расположенного в корпусе 1 источника электроэнергии 2 через скользящие контакты 3 на статор 6 тягового электродвигателя, ротор тягового электродвигателя 5 начинает вращаться вместе с верхним несущим винтом 7. При этом создается реактивный крутящий момент на статоре 6, который раскручивает в противоположном направлении статор 6 вместе с валом 4, нижним несущим винтом 8 и соединенным с ним ротором регулировочного электродвигателя 10.Helicopter heading position control is as follows. When electric current is supplied from a power source 2 located in the housing 1 through sliding contacts 3 to the stator 6 of the traction motor, the rotor of the traction motor 5 begins to rotate together with the upper rotor 7. This creates a reactive torque on the stator 6, which spins in the opposite direction the stator 6 together with the shaft 4, the lower rotor 8 and the rotor of the adjusting motor 10 connected to it.

При полете вертолета статор 6 постоянно подключен к источнику электропитания 2.During the flight of the helicopter, the stator 6 is constantly connected to the power supply 2.

В случае, когда обмотки статора регулировочного электродвигателя 11 разомкнуты и отключены от источника электроэнергии 2 и резистора 12, то в обмотках статора регулировочного электродвигателя 11 электрический ток не протекает и магнитное поле не возникает, поэтому ротор регулировочного электродвигателя 10 свободно вращается вместе с валом 4, не передавая никакого вращающего момента на статор регулировочного электродвигателя 11 и соединенный с ним корпус 1.In the case when the stator windings of the adjusting motor 11 are open and disconnected from the power source 2 and the resistor 12, then in the stator windings of the adjusting electric motor 11 electric current does not flow and the magnetic field does not arise, therefore the rotor of the adjusting motor 10 rotates freely together with the shaft 4, not transmitting no torque to the stator of the adjusting motor 11 and the housing 1 connected to it.

В случае, когда обмотки статора регулировочного электродвигателя 11 подключены к источнику электроэнергии 2 и отключены от резистора 12, то протекающий по обмоткам статора регулировочного электродвигателя 11 электрический ток создает магнитное поле, которое ускоряет вращение ротора регулировочного электродвигателя 10 вместе с валом 4 и нижним несущим винтом 8, при этом возникает реактивный момент, который закручивает статор регулировочного электродвигателя 11 и соединенный с ним корпус 1 вертолета в направлении, противоположном вращению ротора 10, вала 4 и нижнего несущего винта 8.In the case when the stator windings of the adjusting motor 11 are connected to the power source 2 and disconnected from the resistor 12, then the electric current flowing through the stator windings of the adjusting motor 11 creates a magnetic field, which accelerates the rotation of the rotor of the adjusting motor 10 together with the shaft 4 and the lower rotor 8 , in this case, a reactive moment arises, which twists the stator of the adjusting motor 11 and the helicopter body 1 connected to it in the direction opposite to the rotation of the rotor 10, the shaft 4 and the lower rotor 8.

Регулировочный электродвигатель подключают к источнику электропитания 2 тогда, когда надо развернуть корпус вертолета 1 в направлении, противоположном вращению вала 4 и нижнего винта 8.The adjusting motor is connected to the power supply 2 when it is necessary to turn the helicopter body 1 in the direction opposite to the rotation of the shaft 4 and the lower screw 8.

В случае, когда обмотки статора регулировочного электродвигателя 11 отключены от источника электроэнергии 2, но замкнуты на резистор 12, то магнитное поле вращающегося ротора регулировочного электродвигателя 10 генерирует в обмотках статора регулирующего электродвигателя 11 электрический ток, который создает магнитное поле, тормозящее вращение ротора 10, вала 4 и нижнего несущего винта 8, при этом за счет взаимодействия магнитных полей статор регулировочного электродвигателя 11 и соединенный с ним корпус 1 закручивается в направлении, совпадающим с направлением вращения нижнего несущего винта 8.In the case when the stator windings of the adjusting motor 11 are disconnected from the power source 2, but closed to the resistor 12, then the magnetic field of the rotating rotor of the adjusting motor 10 generates an electric current in the stator windings of the adjusting electric motor 11, which creates a magnetic field that slows down the rotation of the rotor 10, the shaft 4 and the lower rotor 8, while due to the interaction of magnetic fields, the stator of the adjusting motor 11 and the housing 1 connected to it are twisted in the direction coinciding with the direction of rotation of the lower rotor 8.

Регулировочный электродвигатель подключают к резистору 12 тогда, когда надо развернуть корпус вертолета в направлении, совпадающем с вращением вала 4 и нижнего винта 8.The adjusting motor is connected to the resistor 12 when it is necessary to turn the helicopter body in the direction coinciding with the rotation of the shaft 4 and the lower screw 8.

Ток в обмотках статора 11 возникает только в случае, если они замкнуты. Резистор 12 представляет собой электрическое сопротивление, которое замыкает обмотки статора 11. Так как ротор 10 регулировочного электродвигателя постоянно вращается, то при замыкании обмоток статора 11 в обмотках начинает течь ток, который "гаситься" в резисторе, а статор 11 вместе с корпусом вертолета 1 закручивается в ту же сторону, что и ротор и вал 4.The current in the stator windings 11 occurs only if they are closed. Resistor 12 is an electrical resistance that closes the stator windings 11. Since the rotor 10 of the control motor constantly rotates, when the stator 11 windings are closed, a current begins to flow in the windings, which is "extinguished" in the resistor, and the stator 11, together with the helicopter body 1, is twisted in the same direction as the rotor and shaft 4.

Claims (1)

Устройство управления курсовым положением вертолета, содержащего систему соосных несущих верхнего и нижнего винтов, установленных с возможностью вращения в противоположные стороны на роторе и статоре тягового электродвигателя, источник электрического питания, к которому подключены средства вращения несущих винтов, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит регулировочный электродвигатель, статор которого подключен с возможностью разрыва к источнику электрического питания, а также с возможностью разрыва на дополнительно введенный резистор, при этом вал нижнего несущего винта соединен с валом регулирующего электродвигателя, закрепленного на корпусе вертолета с возможностью передачи на корпус вертолета вращающего момента, направление которого противоположно направлению вращения нижнего несущего винта при подаче электропитания на регулирующий электродвигатель, и возможностью передачи на корпус вертолета вращающего момента, направление которого совпадает с вращением нижнего несущего винта при замыкании регулировочного двигателя на резистор.A helicopter heading position control device containing a system of coaxial bearing upper and lower propellers mounted with the ability to rotate in opposite directions on the rotor and stator of the traction motor, an electric power source to which the means for rotating the rotor rotor are connected, characterized in that it additionally contains an adjusting motor , the stator of which is connected with the possibility of rupture to an electric power source, and also with the possibility of rupture by an additionally introduced resistor, while the shaft of the lower rotor is connected to the shaft of a regulating electric motor fixed on the helicopter body with the possibility of transmitting torque to the helicopter body, the direction of which is opposite the direction of rotation of the lower rotor when power is supplied to the control electric motor, and the possibility of transmitting to the helicopter body torque, the direction of which coincides with the rotation of the lower rotor in Inta when the control motor is closed to a resistor.
RU2021109023A 2021-04-01 2021-04-01 Helicopter heading position control device with coaxial propellers RU2759228C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021109023A RU2759228C1 (en) 2021-04-01 2021-04-01 Helicopter heading position control device with coaxial propellers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021109023A RU2759228C1 (en) 2021-04-01 2021-04-01 Helicopter heading position control device with coaxial propellers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2759228C1 true RU2759228C1 (en) 2021-11-11

Family

ID=78607114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021109023A RU2759228C1 (en) 2021-04-01 2021-04-01 Helicopter heading position control device with coaxial propellers

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2759228C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2441809C2 (en) * 2009-12-11 2012-02-10 Открытое Акционерное Общество "Московский Вертолетный Завод Им. М.Л. Миля" Method of control unmanned aircraft and unmanned aircraft complex
EP3225541A1 (en) * 2016-03-30 2017-10-04 Lockheed Martin Corporation Weight-shifting coaxial helicopter
DE102016206551B4 (en) * 2016-04-19 2018-03-22 Andreas Knoop aircraft
RU2648502C2 (en) * 2012-05-21 2018-03-26 Пол Э. АРЛТОН Rotorcraft
RU2715113C1 (en) * 2019-04-16 2020-02-25 Сергей Викторович Коровкин Electric drive of helicopter coaxial rotors (versions)

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2441809C2 (en) * 2009-12-11 2012-02-10 Открытое Акционерное Общество "Московский Вертолетный Завод Им. М.Л. Миля" Method of control unmanned aircraft and unmanned aircraft complex
RU2648502C2 (en) * 2012-05-21 2018-03-26 Пол Э. АРЛТОН Rotorcraft
EP3225541A1 (en) * 2016-03-30 2017-10-04 Lockheed Martin Corporation Weight-shifting coaxial helicopter
DE102016206551B4 (en) * 2016-04-19 2018-03-22 Andreas Knoop aircraft
RU2715113C1 (en) * 2019-04-16 2020-02-25 Сергей Викторович Коровкин Electric drive of helicopter coaxial rotors (versions)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110155320B (en) Anti-torque system for rotorcraft
US8777152B2 (en) Method and an aircraft provided with a swiveling tail rotor
US8960592B1 (en) VTOL propulsion for aircraft
US20180244367A1 (en) Thrust producing unit with at least two rotor assemblies and a shrouding
US20150191245A1 (en) Helicopter with cross-flow fan
US10407163B2 (en) Aircraft control system and method
RU2007111487A (en) Rotorcraft
WO2019079688A1 (en) Unmanned aerial vehicle and propulsion system for an unmanned aerial vehicle
CN102616376A (en) Hybrid rotor
EP3584162B1 (en) Propulsors and methods of directing a fluid stream in a propulsor
US8851415B1 (en) Magnetic aerodynamic generation lift integrated flight technology with joint electric thrust
RU2629303C2 (en) Flying apparatus engine calculating unit electric power supply and ventilation device
KR20130014453A (en) Convertiplane
US20100150714A1 (en) Fan, airfoil and vehicle propulsion systems
US20170253342A1 (en) Asymmetry-proof multi-engine aircraft
US8845290B1 (en) System and method for magnetically and aerodynamically optimized control of rotorhead
DE112013002003T5 (en) Electric motor powered rotor drive for slow rotor wing aircraft
RU2759228C1 (en) Helicopter heading position control device with coaxial propellers
KR101772223B1 (en) Rotor Concealing Hybrid VTOL UAV
JP7201289B2 (en) Rotorcraft with propulsion on rotating poles
Hepperle Aspects of distributed propulsion-a view on regional aircraft
US20180134380A1 (en) Model following control for torque and rotor speed
US7077358B1 (en) Helicopter with torque-correcting thruster device
US20090171517A1 (en) Shooshoo
CN109441659B (en) Use method of injection spray pipe structure with adjustable gas direction