Преобразуемый несущий винт

(19) Я (51) 6 В и) 1826421 С 27 ЕНИЯ свидетельст тор 2 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИКГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СС ПИСАНИЕ ИЗО 1(54) ПРЕОБРАЗУЕМЫЙ НЕСУ 1 ЦИЙ ВИНТ (57) Изобретение относится к авиационной технике, в частности к вертолетам, и преимущест -венно может быть использовано в несущей системе вертолета. Целью изобретения является улучшение аэродинамических характеристик несущего винта при полете в самолетном режиме. Конструкция содержит четыре несущих лопасти- консоли 1, которые крепятся к втулке несущего винта при помощи узлов крепления 10, осевые шарниры 3, необходимые для изменения общего шага винта. Перед осевыми шарнирами со стороны втулки находятся вертикальные шарниры 6, позволяющие перемещаться консолям в плоскости, перпендикулярной оси вращения втулки. Узел 7 служит для крепления втулки на валу редуктора. Рычаг 4 нужен для изменения угла атаки лопасти-консоли. Тарелка автомата перекоса 5 служит для циклического изменения угла атаки лопастей 1. Шарико-винтовой механизм с электропроводом 8, предназначенный для перемещения лопасти в плоскостк перпендикулярной оси вращения втулки, крепится к цапфе вертикального шаринира 9. Через воздуховоды 2 подводится сжатый воздух в полости консолей для создания циркуляции воздуха вокруг них Подача этого воздуха регулируется пневманической системой 2. Тормоз 3 с узлом фиксации и запирания предназначен для остановки винта в полете при переходе на самостоятельный режим 4 ил.Изобретение относится к авиационной технике, в частности к вертолетам, и преимущественно может быть использовано в несущей системе вертолета,Целью изобретения является улучшение аэродинамических характеристик несущего винта при полете в самолетном режиме.На фиг,1 изображена схема винтокрылого ЛА с несущей системой НВ-крыло на вертолетном а (слева) и самолетном б режимах; на фиг,2 - конструктивно-компоновочная схема крепления лопасти к втулке, где 1 - лопасть, 2 - воздуховоды, 3 - осевой шарнир,4 - рычаг поворота лопасти,5 в тарел автомата перекоса, б - вертикальный шарнир, 7 - узел крепления втулки системы НВ- крыло, 8 - шарико-винтовой механизм с электроприводом, 9 - цапфа вертикального шарнира, 10 - узел крепления лопасти к осевому шарниру; на фиг,З - в изометрии конструктивно-компоновочная схема системы НВ-крыло с консолями - 1, с пневматической системой управления полетом - 11, тормозом вращения лопастей с узлом фиксации и запирания - .12, вертикальными шарнирами - б, шарико-винтовыми механизмами для поворота лопастей - 8; на фиг.4 - графики зависимости коэффициента подъемной силы системы НВ - крыло отугла атаки Суа = 1(а) при йъ = О.Предлагаемая авторами конструкция содержит (фиг.2): четыре несущих лопасти (консоли) 1, которые крепятся к втулке несущего винта при помощи узлов крепленияЭ10, осевые шарниры 3, необходимые для изменения общего шага винта; перед осевыми шарнирами (со стороны втулки) находятся вертикальные шарниры б, позволяющие перемещаться консолям в плоскости, перпендикулярной оси вращения втулки; узел 7 служит для крепления втулки на валу редуктора; рычаг 4 нужен для изменения угла атаки лопасти (консоли); тарелка автомата перекоса 5 служит для циклического изменения угла атаки лопастей; шарико-винтовой механизм с электроприводом 8, предназначенный для перемещения лопасти в плоскости, перпендикулярной оси вращения втулки, крепится к цапфе вертикального шарнира 9; через воздуховоды 2 подводится сжатый воздух в полости консолей для создания циркуляции воздуха вокруг них; подача этого воздуха регулируется пневматической системой 11 (фиг,З); тормоз 12 (см. фиг.З) с узлом фиксации и запирания предназначен для остановки винта в полете при переходе на самолетный режим.живать нагрузку при максимальном нагружении, то есть в вертолетном режиме работы.Определим осевую силу, действующую на шарико-винтовой механизм по формуле 50 Х 1аГ = - уа 1. 55 где Ха - сила лобового сопротивления; Устройство работает следующим образом.При полете винтокрылого летательногоаппарата, на котором установлено предла гаемое устройство, на режиме висения ималых дозвуковых скоростях лопасти находятся по отношению друг к другу под углом в 90 (в плоскости вращения втулки). При переходе на самолетный режим втулка вин та затормаживается до йЪ = 0 при помощитормоза и фиксируется в неподвижном положении. ОдновременНо с окончанием торможения изменяется угол между лопастями.Лопасти поворачиваются вокруг вертикального шарнира б (фиг,2) при помощи шариковинтовых механизмов с электроприводом 8, В результате винт в плане становится не крестообразным, а Х-образным (фиг,1). Таким образом в самолетном режиме консоли 20 устанавливаются с меньшим углом стреловидности по отношению к набегающему потоку (угол стреловидности у = 30), что и позволяет улучшить несущие свойства системы НВ-крыло.Преимущества заявляемого изобретения были подтверждены результатами полунатурного эксперимента в аэродинамической трубе малых скоростей, Замерялись тяговые характеристики моде ли системы НВ-крыло с изменяемым азимутальным углом между лопастями. При продувке системы НВ-крыло на самолетном режиме (аЪ = О) несущие свойства Х-винта (ф= 70) намного лучше, чем у крестообразного (ф= 90 О), что наглядно видно иэ графиков, представленных на фиг,4. Был специально проведен расчет параметров шарика-винтового механизма (поз,8 фиг.2).При расчете шарика-винтового механизма необходимо учитывать особенности его работыС целью уменьшения массы, мощностии габаритов электрического привода изменение углов между лопастями осуществляется только на самолетном режиме. Однако при этом необходимо учитывать, что сам шарико-винтовой механизм должен выдер)95 0 ндартами подбиарико-винтового иаметр резьбы;ый диаметр резьветствии со ьные разме В соот раем остал механизма до=30 Ог ф 34 бы гайки;подбираемторно-крат, имеющегоие данные;игателя; На основаниитиповой электродковременного режследующие основн ф/дв =500 Вт - 0 =27 В - напр и = 1000 об/мвала; пч =4,1 кг - мас этого расчет вигатель по има ДТ ые техничес мощность д яжение; ин - частот м - средний д мм - наружн р шерика;50офиля каналов в,763 мм - диамемм - шаг резьбы68 мм - радиус пйке; вращения са злектродвигател инте и га 1 - плечо действия силы лобового сопротивления;1. - плечо действия силы шарико-винтового механизма относительно вертикального шарнира, 5Получаемр(ы Н) Х = СЯ в Х 2 ом а 10 г О) 01243, 2 = 30460, 8 НИсходя иэ этого значения осевой силы рассчитываем диаметр винта по формуле20 где пД - 2,5-5 - допускаемый коэффициент 25 запаса устойчивости;р = 0,5 - коэффициент приведения длины винта, зависящей от условий закрепле. ния винта;1" 0,05 м - осевое перемещение; 30Е=1,1 х 10, Па - модуль упругостидля материала, из которого изготовлен винт. Винт изготовлен из стали 20 ХЗМВФ с азотированием поверхности,Тогда получаем 35 р = 4 15 - угол подъема винтовой линии резьбы на среднем диаметре;бк = 120 мм - диаметр корпуса;1. = 450 мм - длина шарико-винтового механизма.Подберем электродвигатель для привода шарико-винтового механизма. Так как он будет только в самолетном режиме, то и всерасчеты будут только для самолетного режима.Определяем номинальную величинуосевой нагрузки: Х 1.аГа 125 . где=1286,3, Н .Тогда1286,3426000) НОпределяем мощность на выходномконце штока гдемакс =43 мм - максимальный ход штока;1 р - 3 с - продолжительность рабочегохода.Тогда живых -- 508, Вт,26000 4310 3 Определим требуемую мощность двигателя:Юдв = усовых/(7/пр7/шп),где пр = 0,95 - коэффициент полезного действия промежуточной зубчатой передачи;цшп = 0,97 - коэффициент шарико-винтовой пары.Формула изобретенияПРЕОБРАЗУЕМЫЙ НЕСУЩИЙ ВИНТ преимущественно комбинированного летательного аппарата, содержащий втулку винта, четыре лопасти с .симметричным профилем, установленные на втулке на осевом шарнире под углом 90 друг к другу, пневматическую систему, тормоз вращения лопастей и узел фиксации и запирания лопастей в неподвижном по.ложен и и, отличающийся тем, что, с целью улучшения аэродинамических характеристик несущего винта при полете и самолетном режиме, винт снабжен 5 вертикальными шарнирами креплениялопастей, размещенными на втулке, и шарнирно-винтовыми механизмами с электроприводом на каждую лопасть, связывающими дополнительно лопасть 10 через кронштейн с втулкой.1826421 Составитель В, ЧичикайлоТехред М,Моргентал ктор И. Бобкова Реда кт аз 508 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101