RU2799170C1 - Screw for hovering aircraft - Google Patents
Screw for hovering aircraft Download PDFInfo
- Publication number
- RU2799170C1 RU2799170C1 RU2021137279A RU2021137279A RU2799170C1 RU 2799170 C1 RU2799170 C1 RU 2799170C1 RU 2021137279 A RU2021137279 A RU 2021137279A RU 2021137279 A RU2021137279 A RU 2021137279A RU 2799170 C1 RU2799170 C1 RU 2799170C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- specified
- axis
- weight
- main rotor
- rotor shaft
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Перекрестная ссылка на родственные заявкиCross-reference to related applications
Настоящая патентная заявка имеет приоритет над европейской патентной заявкой № 19180113.3, поданной 13/06/2019, полное раскрытие которой включено в настоящий документ путем ссылки.This patent application takes precedence over European Patent Application No. 19180113.3 filed on 06/13/2019, the full disclosure of which is hereby incorporated by reference.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES
Настоящее изобретение относится к винту для способного к зависанию летательного аппарата, такого как, например, вертолет, конвертоплан или комбинированный вертолет.The present invention relates to a propeller for a hovering aircraft such as, for example, a helicopter, tiltrotor or hybrid helicopter.
В частности, настоящее изобретение относится к винту для вертолета.In particular, the present invention relates to a helicopter propeller.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
Как известно, вертолеты в основном содержат фюзеляж, несущий винт, расположенный на верхней части фюзеляжа и выполненный с возможностью вращаться вокруг своей собственной оси, и рулевой винт, расположенный на конце фюзеляжа.As is known, helicopters generally comprise a fuselage, a main rotor located on the top of the fuselage and configured to rotate about its own axis, and a tail rotor located at the end of the fuselage.
Более подробно, каждый несущий или рулевой винт, в свою очередь, в основном содержит:In more detail, each main or tail rotor, in turn, mainly contains:
- силовой блок;- power block;
- втулку, выполненную с возможностью вращаться вокруг вышеупомянутой оси, и оснащенную группой лопастей, радиально прикрепленных к вышеупомянутой втулке и выступающих из нее; и- a sleeve rotatable about the aforementioned axis, and equipped with a group of blades radially attached to and protruding from the aforementioned sleeve; And
- вал несущего винта, соединенный с силовым блоком и функционально соединенный с втулкой для приведения во вращение.- the main rotor shaft connected to the power unit and functionally connected to the sleeve for rotation.
Кроме того, каждый несущий винт содержит блок передачи, размещенный между силовым блоком и валом несущего винта, и снабженный вспомогательной коробкой, неподвижной относительно оси вращения вала несущего винта и удерживаемой на фюзеляже вертолета.In addition, each main rotor contains a transmission unit located between the power unit and the main rotor shaft, and equipped with an auxiliary box, fixed relative to the axis of rotation of the main rotor shaft and held on the helicopter fuselage.
В частности, вспомогательную коробку блока передачи удерживается на фюзеляже группой штанг, которые наклонены относительно оси вращения вала несущего винта, и балкой, известной в отрасли промышленности как “рулевая балка”.In particular, the auxiliary transmission unit box is held on the fuselage by a group of rods that are inclined relative to the axis of rotation of the main rotor shaft, and a beam, known in the industry as a “rudder beam”.
Работа несущего винта представляет наиболее значительный источник вибрации, передаваемой вертолету по существу за счет циклического изменения аэродинамической нагрузки, действующей на каждую лопасть.The operation of the main rotor represents the most significant source of vibration transmitted to the helicopter essentially due to the cyclic change in the aerodynamic load acting on each blade.
Фактически, во время каждого полного вращения вала несущего винта каждая лопасть несущего винта подвергается, во вращающейся системе отсчета, периодическим нагрузкам при частотах Ω и их кратным (2*Ω, 3*Ω, и т.д.), где Ω представляет собой скорость вращения вала несущего винта. В свою очередь, нагрузки, которым подвергается лопасть, вызывают переменные инерционные и конструктивные нагрузки, которые также являются периодическими.In fact, during each complete rotation of the main rotor shaft, each rotor blade is subjected, in a rotating frame of reference, to periodic loads at frequencies Ω and their multiples (2*Ω, 3*Ω, etc.), where Ω is the speed rotor shaft rotation. In turn, the loads to which the blade is subjected cause variable inertial and structural loads, which are also periodic.
Более конкретно, вышеупомянутые нагрузки вызывают силы и моменты, которые изменяются во времени, которые передаются фюзеляжу через втулку и опорную конструкцию несущего винта, ухудшая комфорт пассажиров в фюзеляже.More specifically, the aforementioned loads cause forces and moments that vary with time, which are transmitted to the fuselage through the rotor hub and support structure, degrading the comfort of passengers in the fuselage.
Вибрационные нагрузки действуют на втулку и вал несущего винта, как в осевом направлении, так и ортогонально оси вращения вала несущего винта.Vibration loads act on the hub and the main rotor shaft, both in the axial direction and orthogonally to the axis of rotation of the main rotor shaft.
В отрасли промышленности известно, что осевые вибрационные нагрузки, действующие на лопасть винта, передаются только к втулке, а, следовательно, к фюзеляжу, с угловыми частотами N*Ω и их относительными кратными, где Ω представляет собой скорость вращения вала несущего винта, а N представляет количество лопастей винта.It is known in the industry that axial vibration loads acting on a propeller blade are transmitted only to the hub, and therefore to the fuselage, with angular frequencies N*Ω and their relative multiples, where Ω is the speed of rotation of the rotor shaft, and N represents the number of propeller blades.
И наоборот, для вибрационных нагрузок, ортогональных оси вращения вала несущего винта в системе вращения, только гармоники с угловыми частотами (N+1)*Ω, (N-1)*Ω и кратными им передаются неподвижной системе через втулку, но они также принимаются втулкой, а, следовательно, воспринимаются на фюзеляже с угловыми частотами N*Ω и связанными кратными 2*N*Ω, 3*N*Ω и т.д.Conversely, for vibration loads orthogonal to the axis of rotation of the main rotor shaft in the rotation system, only harmonics with angular frequencies (N+1)*Ω, (N-1)*Ω and multiples of them are transmitted to the fixed system through the hub, but they are also received sleeve, and, therefore, are perceived on the fuselage with angular frequencies N*Ω and related multiples of 2*N*Ω, 3*N*Ω, etc.
Из вышеизложенного следует, что в отрасли промышленности отчетливо ощущается потребность в ограничении передачи от вала несущего винта к фюзеляжу вибраций с вышеупомянутой угловой частотой, равной произведению скорости вращения вала несущего винта и количества лопастей винта, т.е. N*Ω, которая безусловно является гармоникой с наибольшей амплитудой.It follows from the above that there is a clear need in the industry to limit the transmission from the main rotor shaft to the fuselage of vibrations with the above-mentioned angular frequency equal to the product of the rotation speed of the main rotor shaft and the number of propeller blades, i.e. N*Ω, which is by far the harmonic with the largest amplitude.
Для этой цели известны пассивные и активные поглощающие устройства, которые выполнены с возможностью поглощать передачу вибраций к фюзеляжу.For this purpose, passive and active damping devices are known which are adapted to absorb the transmission of vibrations to the fuselage.
Активные поглощающие устройства представляют собой по существу исполнительные устройства, которые оказывают гармоническую силу на втулку или вал несущего винта, которая противодействует силе, создающей вибрации.Active dampers are essentially actuators that exert a harmonic force on the rotor hub or shaft that counteracts the force that creates vibration.
Пример этих активных поглощающий устройств проиллюстрирован в патентной заявке EP-A-2857313, на имя того же заявителя.An example of these active absorbing devices is illustrated in patent application EP-A-2857313, in the name of the same applicant.
Эта патентная заявка описывает использование пары исполнительных устройств, функционально соединенных с валом несущего винта и управляемых так, чтобы создавать соответствующие противодействующие силы на вале несущего винта, имеющего компоненты в плоскости, ортогональной оси вращения вала несущего винта.This patent application describes the use of a pair of actuators operatively coupled to the main rotor shaft and controlled to create appropriate counter forces on the main rotor shaft having components in a plane orthogonal to the main rotor shaft's axis of rotation.
Дополнительные примеры активных поглощающих устройств описаны в патентной заявке US-A-2016/0325828 и в патенте US-B-8,435,200.Additional examples of active absorbing devices are described in US-A-2016/0325828 and US-B-8,435,200.
Кроме того, US-A1-2013/0011260 описывает устройство уменьшения вибраций, содержащее: упругое тело; динамический груз; и управляемый груз. Динамический груз поддерживают объектом уменьшения вибраций через упругое тело. Исполнительное устройство заставляет управляемый груз перемещаться относительно динамического груза. Такое устройство уменьшения вибраций может изменять частоту и амплитуду, при которой динамический груз вибрирует относительно объекта уменьшения вибраций, вызывая соответствующее перемещение управляемого груза относительно динамического груза, тем самым позволяя более надежно уменьшать вибрации объекта. Кроме того, такое устройство уменьшения вибраций может уменьшать вибрацию некоторой частоты объекта уменьшения вибраций, даже когда управляемый груз зафиксирован относительно динамического груза.In addition, US-A1-2013/0011260 describes a vibration reduction device comprising: an elastic body; dynamic load; and controlled cargo. The dynamic load is supported by a vibration reduction object through an elastic body. The actuator causes the controlled load to move relative to the dynamic load. Such a vibration reduction device can change the frequency and amplitude at which the dynamic weight vibrates relative to the vibration reduction object, causing the controlled weight to move relative to the dynamic weight accordingly, thereby allowing the vibration of the object to be more reliably reduced. In addition, such a vibration reduction device can reduce the vibration of a certain frequency of the vibration reduction object even when the controlled weight is fixed relative to the dynamic weight.
Активные поглощающие устройства имеют преимущества, заключающиеся в том, что они способны преобразовывать свои свойства в соответствии с изменениями вибрационных условий втулки и вала несущего винта.Active damping devices have the advantage that they are able to change their properties in accordance with changes in the vibration conditions of the rotor hub and shaft.
Пассивные поглощающие устройства в основном содержат резонирующие системы, оснащенные грузами, подвешенными к валу несущего винта или втулке упругой системой. Вибрация этих подвешенных грузов позволяет по меньшей мере частично поглощать передачу вибраций к фюзеляжу. Эти поглощающие устройства обычно настроены на точную частоту вибраций, подлежащих поглощению, подходящим выбором значения подвешенного груза и жесткости упругой системы.Passive draft devices mainly contain resonating systems equipped with weights suspended from the main rotor shaft or hub by an elastic system. The vibration of these suspended weights makes it possible to at least partially absorb the transmission of vibrations to the fuselage. These absorbers are usually tuned to the exact frequency of the vibrations to be absorbed by a suitable choice of the value of the suspended load and the stiffness of the elastic system.
В некоторых типах вертолетов можно выборочно менять угловую скорость вращения вала несущего винта между:In some types of helicopters, it is possible to selectively change the angular speed of rotation of the main rotor shaft between:
- первым номинальным значением, которое используют в нормальных рабочих условиях вертолета; и- the first nominal value, which is used in normal operating conditions of the helicopter; And
- вторым значением, большим первого значения, которое используют в особых рабочих условиях вертолета.- a second value greater than the first value, which is used in the special operating conditions of the helicopter.
В качестве примера, второе значение равно 102% от первого значения.As an example, the second value is 102% of the first value.
Это изменение угловой скорости смещает угловую частоту вибрационных нагрузок, передаваемых к фюзеляжу, делая частично неэффективными пассивные резонансные поглотители, которые эффективны только в очень нормальном диапазоне частот, отцентрированном на резонансную частоту.This change in angular velocity shifts the angular frequency of the vibration loads transmitted to the fuselage, making passive resonant absorbers partially ineffective, which are only effective in a very normal frequency range centered on the resonant frequency.
Это происходит поскольку пассивные поглотители обычно настроены на первое номинальное значение угловой скорости вала несущего винта, и поэтому не полностью оптимизированы для поглощения передачи вибраций к фюзеляжу, когда вал несущего винта вращается при второй угловой скорости.This is because passive absorbers are typically set to the first nominal value of the main rotor shaft angular velocity, and therefore are not fully optimized to absorb the transmission of vibrations to the fuselage when the main rotor shaft rotates at the second angular velocity.
В отрасли промышленности существует понимание необходимости поглощать передачу осевых вибраций к фюзеляжу оптимальным образом, как при первой угловой скорости, так и при второй угловой скорости вала несущего винта, а также при дополнительных угловых скоростях, в то же время сохраняя конструктивную и внедренческую простоту пассивных поглотителей.There is an industry awareness of the need to absorb the transmission of axial vibrations to the fuselage in an optimal way, both at the first angular velocity and at the second angular velocity of the main rotor shaft, as well as at additional angular velocities, while maintaining the design and implementation simplicity of passive absorbers.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Задача настоящего изобретения заключается в предложении винта для способного к зависанию летательного аппарата, который позволяет удовлетворить вышеупомянутую необходимость простым и недорогим образом.It is an object of the present invention to provide a propeller for a hovering aircraft which can satisfy the above need in a simple and inexpensive manner.
Вышеупомянутую задачу достигают настоящим изобретением, в той мере, в какой оно относится к винту для способного к зависанию летательного аппарата, как определено в пункте 1 формулы изобретения.The above object is achieved by the present invention, as far as it relates to a propeller for a hovering aircraft as defined in claim 1 of the claims.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Для лучшего понимания настоящего изобретения ниже описан предпочтительный вариант выполнения, исключительно путем неограничивающего примера и со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:For a better understanding of the present invention, a preferred embodiment is described below, solely by way of non-limiting example and with reference to the accompanying drawings, in which:
- Фигура 1 представляет собой вид спереди вертолета, содержащего винт согласно варианту выполнения настоящего изобретения, с частями, не полностью представленными для ясности;- Figure 1 is a front view of a helicopter containing a propeller according to an embodiment of the present invention, with parts not fully shown for clarity;
- Фигура 2 представляет собой вид спереди, в увеличенном масштабе, трансмиссионного кожуха винта на Фигуре 1;- Figure 2 is a front view, on an enlarged scale, of the transmission casing of the screw in Figure 1;
- Фигура 3 показывает, в увеличенном масштабе, поглощающее устройство на Фигуре 2; и- Figure 3 shows, on an enlarged scale, the absorbing device of Figure 2; And
- Фигуры 4 и 5 показывают, в дополнительно увеличенном масштабе, поглощающее устройство на Фигурах 2 и 3 в соответствующих рабочих конфигурациях, используемых, когда угловая скорость вала несущего винта принимает, соответственно, первое и второе значение, отличные друг от друга.- Figures 4 and 5 show, on a further enlarged scale, the draft device of Figures 2 and 3 in the respective operating configurations used when the angular velocity of the main rotor shaft takes, respectively, the first and second values different from each other.
ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯBEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Ссылаясь на Фигуру 1, ссылочная позиция 1 указывает способный к зависанию летательный аппарат, в частности, вертолет, в основном содержащий фюзеляж 2, несущий винт 3, расположенный наверху фюзеляжа 2 и вращающийся вокруг оси A, и рулевой винт 4, расположенный на конце фюзеляжа 2 и вращающийся вокруг своей оси, поперечной оси A.Referring to Figure 1, reference numeral 1 indicates a hover-capable aircraft, in particular a helicopter, mainly comprising a
Более подробно, винт 3 содержит полую втулку 5 с осью A, несущую группу консольно-установленных лопастей 9, которые продолжаются радиально оси A.In more detail, the
Ссылаясь на Фигуру 2, винт 3 также содержит вал 6 несущего винта, вращающийся вокруг оси A с угловой скоростью Ω относительно системы отсчета, выполненной за одно целое с фюзеляжем 2, угловым образом выполненный за одно целое со втулкой 5, и соединенный, не показанным образом, с силовым блоком, например, турбиной, переносимой вертолетом 1.Referring to Figure 2,
Винт 3 также содержит блок 7 передачи, выполненный с возможностью передавать движущую силу от силового блока к валу 6 несущего винта.The
Подробно, блок 7 передачи содержит, в частности, статор 8, который является неподвижным относительно оси A.In detail, the transmission unit 7 comprises, in particular, a
Статор 8 соединен с фюзеляжем 2 известным образом, например, рулевой балкой и группой штанг, наклоненных относительно оси A.The
Кроме того, силовой блок является выборочно управляемым, чтобы приводить во вращение вал 6 несущего винта, втулку 5, и лопасти 9 вокруг оси A:In addition, the power unit is selectively controllable to drive the
- с угловой скоростью, Ω, равной номинальному значению Ω1, в нормальных рабочих условиях вертолета 1; или- with an angular velocity, Ω, equal to the nominal value Ω1, under normal operating conditions of helicopter 1; or
- с угловой скоростью Ω, равной значению Ω2, отличному от номинального значения Ω1, в особых рабочих условиях вертолета 1.- with an angular velocity Ω equal to the value Ω2 different from the nominal value Ω1, in the special operating conditions of helicopter 1.
В показанном случае значение Ω2 больше номинального значения Ω1.In the case shown, the value of Ω2 is greater than the nominal value of Ω1.
Более конкретно, угловая скорость Ω2 равна приблизительно 102% от угловой скорости Ω1.More specifically, the angular velocity Ω2 is approximately 102% of the angular velocity Ω1.
Вал 6 несущего винта частично вмещен внутри втулки 5 и угловым образом выполнен за одно целое с втулкой 5 (Фигура 2).The
В частности, вал 6 несущего винта является полым.In particular, the
Винт 3 также содержит устройство 15 поглощения вибраций для поглощения передачи вибраций к фюзеляжу 2 параллельно оси A. Другими словами, поглощающее устройство 15 поглощает осевые вибрации на вале 6 несущего винта.The
В показанном случае поглощающее устройство 15 является пассивным и перестраиваемым.In the case shown, the absorbing
Поглощающее устройство 15 также соосно оси A.
Поглощающее устройство 15 в основном содержит (Фигуры 3-5):Absorbing
- кожух 20, продолжающийся вдоль оси A;-
- груз 21, выполненный с возможностью скользить внутри кожуха 20 параллельно оси A; и-
- упругие средства 22 для поддержки груза 21 скользящим образом вдоль оси A внутри кожуха 20.- elastic means 22 for supporting the
Упругие средства 22 размещены между кожухом 20 и грузом 21, и имеют общую жесткость k параллельно оси A.The elastic means 22 are placed between the
Более конкретно, кожух 20 содержит: More specifically, the
- пару осевых концевых стенок 50 и 51, по существу ортогональных оси A; иa pair of
- цилиндрическую стенку 52, продолжающуюся между стенками 50 и 51.a
Упругие средства 22 содержат пару пружин 23, расположенных на соответствующих взаимно противоположных осевых сторонах груза 21, между грузом 21 и кожухом 20.The elastic means 22 contain a pair of
В показанном случае пружины 23 представляют собой спиральные пружины в “параллельной” конфигурации, т.е. они подвергаются такой же деформации во время колебательного движения. Из этого следует, что каждая пружина 23 имеет жесткость, равную k/2.In the case shown, the
Одна из пружин 23 размещена между грузом 21 и стенкой 50 кожуха 20, а другая пружина 23 размещена между грузом 21 и стенкой 51 кожуха 20.One of the
Предпочтительно, поглощающее устройство 15 также содержит:Preferably,
- дополнительный груз 25, также скользящий внутри кожуха 20 параллельно оси A;-
- соединительный элемент 30, который делает грузы 21 и 25 за одно целое подвижными вдоль оси A, когда угловая скорость Ω вала 6 несущего винта принимает значение Ω1 и- the connecting
- исполнительное устройство 35, активируемое для разъединения грузов 21 и 25, относительно поступательного перемещения вдоль оси A, когда угловая скорость Ω вала 6 несущего винта принимает значение Ω2.- an
В показанном случае кожух 20 соединен со статором 8.In the case shown, the
Альтернативно, кожух 20 вмещен внутри вала 6 несущего винта, как показано пунктирной линией на Фигуре 2. В этом варианте выполнения поглощающее устройство 15 также содержит токосъемное кольцо, выполненное с возможностью соединять источник питания, расположенный на борту фюзеляжа 2, с исполнительным устройством 35.Alternatively, the
Когда угловая скорость Ω вала 6 несущего винта принимает значение Ω1, поглощающее устройство 15 ведет себя подобно настроеному поглотителю груза, имеющему груз, равный сумме грузов 21 и 25, и жесткость k вдоль оси A. Эти значения груза и жесткости определяют таким образом, что поглощающее устройство 15 настроено на угловую частоту, равную Ω1 и, поэтому поглощает передачу вибраций вдоль оси A с этой угловой частотой Ω1 к фюзеляжу 2.When the angular velocity Ω of the
И наоборот, когда угловая скорость Ω вала 6 несущего винта принимает значение Ω2, поглощающее устройство 15 ведет себя подобно настроенному поглотителю груза, имеющему груз, равный грузу 21 и жесткость k вдоль оси A. Эти значения грузов и жесткости определяют, таким образом, что поглощающее устройство 15 настроено на угловую частоту, равную Ω2 и, поэтому поглощает передачу вибраций вдоль оси A с этой угловой частотой Ω2 к фюзеляжу 2.Conversely, when the angular velocity Ω of the
Более подробно, соединительный элемент 30 является магнитным. Более конкретно, грузы 21 и 25 выполнены из намагничиваемого материала, предпочтительно ферромагнитного.In more detail, the connecting
Соединительный элемент 30 представляет собой постоянный магнит, прикрепленный к грузу 21.The connecting
В показанном случае соединительный элемент 30 выполнен с возможностью создавать первое магнитное поле, ориентированное параллельно оси A.In the case shown, the connecting
Соединительный элемент 30 также содержит пару дисков 31 и 32, соосных относительно оси A и прикрепленных к грузу 21.The connecting
Диски 31 и 32 определяют соответствующие взаимно противоположные полюсы постоянного магнита.
Груз 21 содержит (Фигуры 4 и 5) осевой конец 26, расположенный на стороне около стенки 50, принимающий соединительный элемент 30 неподвижным образом, и определяющий плечо 34, с формой усеченного конуса в показанном случае.The
Груз 25 содержит осевой конец 24, противоположный стенке 50, и обращенный к осевому концу 26 груза 21.The
Более конкретно, осевой конец 24 содержит:More specifically, the
- плечо 28, выполненное с возможностью упираться в плечо 34, когда угловая скорость Ω вала 6 несущего винта равна значению Ω1; и-
- плечо 29, которое в осевом направлении противоположно плечу 28.-
В показанном случае плечо 28 имеет форму усеченного конуса, а плечо 29 имеет форму плоского кольца.In the case shown, the
В конфигурации, показанной на Фигурах 4 и 5, соединительный элемент 30 оказывает силу притяжения Fm на груз 25, которая направлена параллельно оси A и ориентирована в том же направлении, что и сила гравитации, от стенки 50 к стенке 51 (т.е. вниз на Фигурах 2-5).In the configuration shown in Figures 4 and 5, the
Впоследствии, когда угловая скорость Ω вала 6 несущего винта принимает значение Ω1, груз 25 подвергается силе веса, силе Fm и внутренней силе. Соединительный элемент 30 и груз 25 имеют такое размеры, что результирующая вышеупомянутых сил оставляет груз 25 удерживаемым на грузе 21.Subsequently, when the angular velocity Ω of the
Исполнительное устройство 35 является выборочно управляемым для оказания силы Fa на груз 25, которая направлена параллельно оси A и ориентирована в противоположном направлении силе гравитации, от стенки 51 к стенке 50 (т.е. вверх на Фигурах 4 и 5).
Впоследствии, когда угловая скорость Ω вала 6 несущего винта принимает значение Ω2, груз 25 подвергается силе веса, силе Fm, внутренней силе и дополнительной силе Fa.Subsequently, when the angular velocity Ω of the
Исполнительное устройство 35 имеет такой размер, чтобы создавать силу Fa с таким значением, чтобы результирующая вышеупомянутых сил, оказываемых на груз 25, была направлена от стенки 51 к стенке 50, и в осевом направлении отделяет груз 25 от груза 21.The
Более подробно, исполнительное устройство 35 является электромагнитным.In more detail, the
Более подробно, исполнительное устройство 35 содержит:In more detail, the
- генератор тока, который не показан;- a current generator, which is not shown;
- группу тороидальных электрических обмоток 36 (показана только схематично), имеющих кольцевую форму вокруг оси A; и- a group of toroidal electrical windings 36 (shown only schematically) having an annular shape around axis A; And
- генератор 27 магнитного поля, выполненный с возможностью создавать второе магнитное поле, ориентированное радиально оси A, и за одно целое определенное с грузом 25.- a
Более подробно, тороидальные электрические обмотки 36 вмещены внутри металлической арматуры 49 из ферромагнитного материала, прикрепленной к кожуху 20 и имеющей функцию ориентирования магнитного поля, созданного генератором 27.In more detail, the toroidal
Генератор 27, наоборот, является подвижным относительно кожуха 20, параллельно оси A.
Более конкретно, генератор 27 расположен на в осевом направлении противоположной части груза 25 относительно конца 28 груза 25.More specifically, the
Активация электрического генератора вызывает циркуляцию тока в электрических обмотках 36. Этот электрический ток циркулирует кольцевым образом относительно оси A и погружен во второе магнитное поле, радиальное оси A, созданное генератором 27 и связанное с ферромагнитным материалом арматуры 49.Activation of the electrical generator causes a current to circulate in the
За счет действия силы Лоренца и того, что электрические обмотки 36 неподвижны относительно оси A, сила Fa создается на грузе 25.Due to the action of the Lorentz force and the fact that the
Поглощающее устройство 15 также содержит датчик 39 (показан только схематично на Фигурах 4 и 5), выполненный с возможностью создавать сигнал, связанный с угловой скоростью Ω вала 6 несущего винта и функционально соединенный с исполнительным устройством 35.The
В показанном случае датчик 39 прикреплен к стенке 50 кожуха 20.In the case shown, the
Поглощающее устройство 15 также содержит блок 60 управления, функционально соединенный с датчиком 39 и исполнительным устройством 35, как схематично показано на Фигуре 3.The absorbing
Блок 60 управления, более подробно, запрограммирован на:The
- деактивацию исполнительного устройства 35, когда датчик 39 обнаруживает, что угловая скорость Ω вала 6 несущего винта принимает значение Ω1 (Фигура 4), чтобы удерживать грузы 21 и 25 за одно целое друг с другом; и- deactivation of the
- активацию исполнительного устройства 35, когда датчик 39 обнаруживает, что угловая скорость Ω вала 6 несущего винта принимает значение Ω2 (Фигура 5), чтобы отделять и разъединять грузы 21 и 25.- activation of the
Поглощающее устройство 15 также содержит:Absorbing
- пару концов перемещающих элементов 40 и 41, неподвижных относительно кожуха 20 и расположенных на соответствующих противоположных сторонах грузов 21 и 25, и выполненных с возможностью определять соответствующие взаимно противоположные концевые упоры для колебательного движения грузов 21 и 25; и- a pair of ends of the moving
- удерживающий элемент 45 (Фигура 3), размещенный между кожухом 20 и грузом 21, и предназначенный для предотвращения вращения груза 21 вокруг оси A, следуя за скручиванием пружин 23 вокруг оси A.- a holding element 45 (Figure 3) placed between the
В частности, конец перемещающих элементов 40 и 41 соответственно расположен на стороне стенок 50 и 51 относительно груза 21.In particular, the end of the moving
Когда угловая скорость Ω вала 6 несущего винта равна значению Ω1, а исполнительное устройство 35 таким образом деактивировано, конец перемещающих элементов 40 и 41 ограничивает совместное колебание грузов 21 и 25 параллельно оси A (Фигура 4).When the angular velocity Ω of the
Когда угловая скорость Ω вала 6 несущего винта равна значению Ω2, а исполнительное устройство 35 таким образом активировано, конец перемещающегося элемента 40 упирается в плечо 29 груза 25, останавливая перемещение от груза 21 в направлении, параллельном оси A (Фигура 5).When the angular velocity Ω of the
При использовании силовой блок приводит во вращение втулку 5, вал 6 несущего винта и лопасти 9 вокруг оси A посредством блока передачи 7.When used, the power unit rotates the
Описана работа вертолета 1, начиная от условия, в котором вал 6 несущего винта вращается вокруг оси A с угловой скоростью Ω, равной номинальному значению Ω1, со ссылкой на систему отсчета, выполненную за одно целое с фюзеляжем 2.The operation of the helicopter 1 is described, starting from the condition in which the
Вращение втулки 5 и лопастей 9 создает вибрации, которые передаются к валу 6 несущего винта, а оттуда к фюзеляжу 2 вертолета 1.The rotation of the
Эти вибрации в основном имеют угловые частоты, равные N*Ω1 относительно неподвижной системы фюзеляжа.These vibrations mainly have angular frequencies equal to N*Ω1 relative to the fixed fuselage system.
Передача этих вибраций к фюзеляжу 2 поглощается поглощающим устройством 15.The transmission of these vibrations to the
Более подробно, датчик 39 обнаруживает угловую скорость Ω, как равную значению Ω1 вала 6 несущего винта, а блок 60 управления удерживает исполнительное устройство 35 деактивированным. В этих обстоятельствах в обмотках 36 не циркулирует электрический ток.In more detail, the
Груз 25 удерживается в контакте с грузом 21 постоянным магнитом соединительного элемента 30.The
Более конкретно, груз 25 подвергается силе веса, силе Fm, оказываемой магнитом соединительного элемента 30, и внутренней силе за счет своего собственного колебательного движения вдоль оси A. Эти силы имеют результирующую, ориентированную так, чтобы удерживать грузы 21 и 25 в контакте друг с другом.More specifically,
В этих условиях грузы 21 и 25 и генератор 27 колеблются за одно целое друг с другом вдоль оси A и упруго поддерживаются пружинами 23 в их колебательном движении вдоль оси A.Under these conditions, the
Впоследствии поглощающее устройство 15 ведет себя подобно настроенному поглотителю груза, имеющего груз, равный сумме грузов 21 и 25, и жесткость k вдоль оси A. Эти значения груза и жесткости определяют таким образом, что поглощающее устройство 15 настроено на угловую частоту, равную Ω1. Поглощающее устройство 15, таким образом, эффективно поглощает передачу вибраций вдоль оси A с этой угловой частотой Ω1 к фюзеляжу 2.Subsequently, the
Колебание грузов 21 и 25 вдоль оси A ограничено концом перемещающих элементов 40 и 41 на стороне стенки 50 и стенки 51, соответственно.The oscillation of the
Случайное вращение грузов 21 и 25 вокруг оси A предотвращается удерживающим элементом 45.Accidental rotation of
В особых условиях полета вертолета 1 силовой блок приводит во вращение вал 6 несущего винта вокруг оси A с угловой скоростью Ω, равной значению Ω2, со ссылкой на систему отсчета, составляющую одно целое с фюзеляжем 2.Under special flight conditions of the helicopter 1, the power unit rotates the
Вибрации, созданные механическими и аэродинамическими нагрузками, связанными с вращением вала 6 несущего винта и втулки 5, в основном имеют угловые частоты, равные N*Ω2, относительно неподвижной системы отсчета фюзеляжа.Vibrations created by mechanical and aerodynamic loads associated with the rotation of the
В этих условиях датчик 39 обнаруживает угловую скорость Ω, равную значению Ω2 вала 6 несущего винта, а блок 60 управления активирует исполнительное устройство 35 так, чтобы вызывать циркуляцию электрического тока в обмотках 36 и, тем самым создавать силу Fa на грузе 25.Under these conditions, the
Более конкретно, электрический ток, циркулирующий в обмотках 36 кольцевым образом к оси A, взаимодействует со вторым магнитным полем, созданным постоянным магнитом генератора 27.More specifically, the electric current circulating in the
Поскольку это магнитное поле ориентировано радиально оси A, параллельно оси A создается сила Лоренца, равная силе Fa между обмотками 36 и грузом 25, несущим постоянный магнит генератора 27.Since this magnetic field is oriented radially to the axis A, a Lorentz force equal to the force Fa between the
Таким образом, груз 25 подвергается силе веса, силе Fm, оказываемой магнитом соединительного элемента 30, и силе Fa.Thus, the
Результирующая этих сил заставляет груз 25 перемещаться от груза 21 параллельно оси A до достижения условия (Фигура 5), в котором плечо 29 груза 25 упирается в конец перемещающего элемента 40.The resultant of these forces causes the
Эти силы имеют результирующую, ориентированную от стенки 51 к стенке 50 в направлении, противоположном силе гравитации. Впоследствии эта результирующая удерживает грузы 21 и 25 отделенными друг от друга и удерживает груз 21 в контакте с исполнительным устройством 35.These forces have a resultant oriented from
Поглощающее устройство 15, таким образом, ведет себя подобно настроенному поглотителю груза, имеющему груз, равный грузу 21, и жесткости k вдоль оси A. Эти значения груза и жесткости определяют таким образом, что поглощающее устройство 15 настроено на угловую частоту, равную Ω2, и поэтому поглощает передачу вибраций вдоль оси A с угловой частотой Ω2 к фюзеляжу 2.The
Колебание груза 21 вдоль оси A ограничено плечом 28 груза 25 на боковой стенке 50 и концом перемещающего элемента 41 на стороне стенки 51.The oscillation of the
Удерживающий элемент 45 обеспечивает то, что груз 21 не может вращаться вокруг оси A во время колебательного движения вдоль оси A, например, за счет случайного скручивания пружин 23.The retaining
Из исследования свойств винта 3 согласно настоящему изобретению, очевидны преимущества, которые могут быть достигнуты с его помощью.From the study of the properties of the
В частности, груз 25 поглощающего устройства 15 за одно целое подвижен с грузом 21 при колебательном движении вдоль оси A, когда угловая скорость Ω вала 6 несущего винта равна номинальному значению Ω1. И наоборот, груз 25 поглощающего устройства 15 отделен и разъединен от груза 21, когда угловая скорость Ω вала 6 несущего винта равна значению Ω2, отличному от номинального значения Ω1.In particular, the
Впоследствии поглощающее устройство 15 ведет себя подобно настроенному поглотителю груза, имеющего груз, равный сумме грузов 21 и 25, и жесткость k вдоль оси A, когда вал 6 несущего винта и лопасти 9 вращаются при угловой скорости Ω1, равной номинальному значению. В этом условии поглощающее устройство 15 настроено на угловую частоту Ω1 и поэтому способен эффективно поглощать передачу вибраций с угловой частотой Ω1 к фюзеляжу 2, повышая комфорт пассажира.Subsequently, the
И наоборот, поглощающее устройство 15 ведет себя подобно настроенному поглотителю груза, имеющего груз, равный только грузу 21, и жесткости k вдоль оси A, когда вал 6 несущего винта и лопасти 9 вращаются при угловой скорости Ω2, отличной от номинального значения. В этом условии поглощающее устройство 15 настроено на угловую частоту Ω2 и поэтому способно эффективно поглощать передачу вибраций с угловой частотой Ω2 к фюзеляжу 2, повышая комфорт пассажира даже когда винт 3 вращается при угловой скорости Ω2, большей номинального значения.Conversely, the
Соединительный элемент 30 эффективно удерживает грузы 21 и 25, удерживаемые друг с другом за одно целое относительно колебания вдоль оси A, когда вал 6 несущего винта и лопасти 9 вращаются при угловой скорости Ω1, равной номинальному значению.The connecting
Исполнительное устройство 35 эффективно для оказания силы Fa на груз 25, чтобы преодолевать действие силы Fm, оказываемой соединительным элементом 30, когда датчик 39 обнаруживает, что вал 6 несущего винта и лопасти 9 вращаются при угловой скорости Ω2, отличной от номинального значения.The
Конец перемещающих элементов 40 и 41 определяет соответственные взаимно противоположные упорные поверхности для колебательного движения грузов 21 и 25, когда угловая скорость Ω равна значению Ω1, а исполнительное устройство 35 деактивировано.The end of the moving
Конец перемещающего элемента 40 в осевом направлении удерживает груз 25 и по существу предотвращает осевое колебание, когда угловая скорость Ω равна значению Ω1, а исполнительное устройство 35 деактивировано.The axial end of the moving
Удерживающий элемент 45 эффективно предотвращает вращение груза 21 вокруг оси A, вызванное, например, скручиванием пружин 23.The retaining
Наконец, ясно, что модификации и варианты могут быть выполнены относительно винта 3, описанного и проиллюстрированного в настоящем документе, без отклонения от объема, определенного формулой изобретения.Finally, it is clear that modifications and variations can be made with respect to the
В частности, винт 3 может также содержать группу дополнительных грузов 25, выборочно выполненных с возможностью соединяться с грузом 21, когда угловая скорость Ω вала 6 несущего винта равна дополнительным соответствующим значениям, чтобы настраивать поглощающее устройство 15 на соответствующие дополнительные значения.In particular, the
Вместо использования в вертолете 1, винт 3 может быть использован на конвертоплане или винтокрыле или комбинированном вертолете.Instead of being used in helicopter 1,
Кроме того, винт 3 может содержать дополнительное поглощающее вибрации устройство 15 для поглощения передачи вибраций к фюзеляжу 2 в плоскости, ортогональной оси A, т.е. связанной с изгибными вибрациями вала 6 несущего винта.In addition, the
Наконец, винт согласно настоящему изобретению может быть рулевым винтом 4 вертолета 1 вместо несущего винта 3.Finally, the propeller according to the present invention may be the tail rotor 4 of the helicopter 1 instead of the
Claims (46)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP19180113.3 | 2019-06-13 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2799170C1 true RU2799170C1 (en) | 2023-07-04 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009138893A (en) * | 2007-12-10 | 2009-06-25 | Takenaka Komuten Co Ltd | Variable rigid spring, vibration control device and structure |
RU95771U1 (en) * | 2009-12-29 | 2010-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" (ИрГУПС (ИрИИТ)) | Vibration damping device |
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 |
US20130011260A1 (en) * | 2010-02-17 | 2013-01-10 | Yuji Yoshizaki | Vibration reduction device and vibration reduction method |
RU2652491C2 (en) * | 2013-10-03 | 2018-04-26 | Агустауэстлэнд С.П.А. | Hover aircraft rotor comprising a vibration damping device |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009138893A (en) * | 2007-12-10 | 2009-06-25 | Takenaka Komuten Co Ltd | Variable rigid spring, vibration control device and structure |
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 |
RU95771U1 (en) * | 2009-12-29 | 2010-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" (ИрГУПС (ИрИИТ)) | Vibration damping device |
US20130011260A1 (en) * | 2010-02-17 | 2013-01-10 | Yuji Yoshizaki | Vibration reduction device and vibration reduction method |
RU2652491C2 (en) * | 2013-10-03 | 2018-04-26 | Агустауэстлэнд С.П.А. | Hover aircraft rotor comprising a vibration damping device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8695917B2 (en) | Vibration damper mechanism, and a flying machine including a carrier structure and a rotor provided with such a mechanism | |
KR102206795B1 (en) | Hover aircraft rotor comprising a vibration damping device | |
US8021115B2 (en) | Active force generation system for minimizing vibration in a rotating system | |
US11685521B2 (en) | Rotor hub vibration attenuator | |
US20100296931A1 (en) | Distributed-mass device for reducing vibration generated by a rotorcraft lift rotor, and a rotor hub fitted with such a device | |
US20110314958A1 (en) | Tunable mass damper for use with a reaction wheel assembly | |
EP3209558A1 (en) | Vibration control assembly for an aircraft and method of controlling aircraft vibration | |
RU2799170C1 (en) | Screw for hovering aircraft | |
RU2018133292A (en) | VIBRATION DAMPING DEVICE AND METHOD OF DAMPING FOR AIRCRAFT SCREW ALLOWING SUSPENSION | |
EP3055206B1 (en) | Active vibration control actuator | |
US11866159B2 (en) | Rotor for a hover-capable aircraft | |
US8042659B1 (en) | Active force generation/isolation system employing Magneto Rheological Fluid (MRF) | |
KR100618351B1 (en) | Apparatus for flapping wings | |
RU2733306C1 (en) | Screw for aircraft capable of hovering | |
CN111278731B (en) | Rotor of a hoverable aircraft and method of suppressing vibrations transmitted to a mast of a rotor of a hoverable aircraft | |
US11834166B2 (en) | Self-balancing propeller assembly | |
Colombo et al. | Rotor for a hover-capable aircraft | |
CN115949689B (en) | Multi-degree-of-freedom damper for rod-shaped structure | |
RU2780246C2 (en) | Vibration damping device for helicopter |