RU2061626C1

RU2061626C1 - Helicopter power plant

Info

Publication number: RU2061626C1
Application number: RU94026873A
Authority: RU
Inventors: Олег Владимирович Комарницкий
Original assignee: Олег Владимирович Комарницкий
Priority date: 1994-07-21
Filing date: 1994-07-21
Publication date: 1996-06-10
Also published as: RU94026873A

Abstract

FIELD: helicopter power plants for control of flying vehicle through change of collective and cyclic pitches of helicopter rotor. SUBSTANCE: helicopter power plant has helicopter rotor with blades articulated in shaft hubs provided with guides for change of angle of attack, wobble plate with outer ring connected with shaft and inner fixed ring; small engine for change of collective pitch; this engine and fixed ring are connected with control unit; power plant is also provided with gyroscopic stabilizer filled with blades secured on radial rods and connected with guides of blades; gyroscopic stabilizer is arranged under helicopter rotor and is connected with end of shaft by means of universal joint; blade rods are mounted rotatably and are provided with guides connected with outer ring of wobble plate by means of articulated rods; mounted on guides of blades are double-arm quadrants; one arm of quadrant is connected with gyroscopic stabilizer by means of articulated rod and other arm is connected with collective pitch change engine. Weights may be secured on stabilizer for change of moment of inertia of stabilizer. EFFECT: enhanced reliability. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к силовым установкам вертолетов, преимущественно беспилотных, и представляет собой систему управления вертолетом путем изменения общего и циклического шага лопастей несущего винта. The invention relates to power plants of helicopters, mainly unmanned, and is a helicopter control system by changing the total and cyclic pitch of the rotor blades.

Известны силовые установки вертолетов, содержащие несущий винт с шарнирно установленными в закрепленных на валу втулках лопастями, снабженными поводками для изменения угла атаки, автомат перекоса с наружным, соединенным с валом и внутренним неподвижным кольцами, движок изменения общего шага, причем последний и неподвижное кольцо связаны с блоком управления /1/. К недостаткам таких установок можно отнести большие усилия в исполнительных механизмах системы управления, ее повышенную инерционность и недостаточную устойчивость. Known power plants of helicopters containing a rotor with pivotally mounted blades mounted on the shaft bushings, equipped with leashes for changing the angle of attack, a swashplate with an external, connected to the shaft and the internal stationary rings, a common pitch change engine, the latter and the stationary ring being connected to control unit / 1 /. The disadvantages of such installations include great efforts in the actuators of the control system, its increased inertia and lack of stability.

Указанные недостатки в определенной мере устранены в силовой установке /2/, которая по совокупности существенных признаков и технической сущности наиболее близка к данному изобретению и выбрана поэтому в качестве прототипа. Установка /2/ содержит несущий винт с шарнирно установленными в закрепленных на валу втулках лопастями, снабженными поводками для изменения угла атаки, автомат перекоса с наружным соединенным с валом и внутренним неподвижным кольцами, движок изменения общего шага, причем последний и неподвижное кольцо связаны с блоком управления, гироскопический стабилизатор с укрепленными на радиальных штангах лопатками, связанный шарнирными тягами с поводками лопастей. По сравнению с установкой /2/ данная конструкция обеспечивает большую устойчивость вертолета при воздействии различных внешних возмущений, однако усилия в системе управления остаются весьма значительными. These shortcomings are to some extent eliminated in the power plant / 2 /, which, by the combination of essential features and technical essence, is closest to this invention and is therefore selected as a prototype. The installation / 2 / contains a rotor with pivotally mounted blades mounted on the shaft bushings, equipped with leashes for changing the angle of attack, a swash plate with an outer one connected to the shaft and the inner fixed rings, a slider for changing the general step, the last and fixed ring being connected to the control unit , gyroscopic stabilizer with blades mounted on radial rods, connected by articulated rods to the leads of the blades. Compared with the installation / 2 /, this design provides greater stability of the helicopter under the influence of various external disturbances, however, the efforts in the control system remain very significant.

В настоящем изобретении этот недостаток устранен тем, что гироскопический стабилизатор расположен над лопастями несущего винта, соединен с концом вала карданным шарниром, штанги лопаток установлены с возможностью поворота и снабжены поводками, связанными шарнирными тягами с наружным кольцом автомата перекоса, а на поводках лопастей установлены двухплечие суммирующие качалки, одно из плеч которых соединено шарнирной тягой с гироскопическим стабилизатором, а другое с движком изменения общего шага. На гироскопическом стабилизаторе укреплены регулировочные грузы. In the present invention, this drawback is eliminated by the fact that the gyroscopic stabilizer is located above the rotor blades, connected to the shaft end by a cardan joint, the blade rods are mounted for rotation and equipped with leashes connected by hinged rods to the outer ring of the swash plate, and two-arm summing arms are installed on the leashes of the blades rocking chairs, one of the shoulders of which is connected by an articulated rod with a gyroscopic stabilizer, and the other with an engine for changing the overall pitch. Adjusting weights are fixed on the gyroscopic stabilizer.

Таким образом, по сравнению с ближайшим аналогом данное изобретение обладает новизной, причем совокупность отличительных признаков не следует явным для специалиста образом из источников, соответствующих уровню современной техники. Что же касается промышленной применимости, то она доказывается приведенным ниже описанием. Следовательно, данное изобретение соответствует всем трем условиям патентоспособности. Thus, in comparison with the closest analogue, this invention has novelty, and the set of distinctive features should not be obvious to a specialist from sources corresponding to the level of modern technology. As for industrial applicability, it is proved by the description below. Therefore, this invention meets all three patentability conditions.

На фиг. 1 приведена схема силовой установки вертолета, являющейся предметом настоящего изобретения, на фиг. 2 вид силовой установки с продольным сечением, на фиг. 3 сечение фиг. 2 по А-А. In FIG. 1 is a diagram of the power plant of a helicopter, which is the subject of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a power plant; FIG. 3 section of FIG. 2 by AA.

Позиции на фиг 1 3 означают: 1 лопасть несущего винта, 2 -втулка, 3-вал, 4-поводок несущей лопасти, 5-неподвижное кольцо автомата перекоса, 6-вращающееся кольцо автомата перекоса, 7-движок изменения общего шага, 8-гироскопический стабилизатор, 9-лопатка, 10-радиальная штанга, 11-карданный шарнир, 12-поводок лопатки, 13-двухплечая суммирующая качалка, 14, 15, 16, 17-шарнирные тяги, 18-регулировочный груз. The positions in FIGS. 1–3 mean: 1 rotor blade, 2-bush, 3-shaft, 4-lead of the rotor blade, 5-fixed ring of the swash plate, 6-rotating ring of the swash plate, 7-engine for changing the general pitch, 8-gyroscopic stabilizer, 9-blade, 10-radial rod, 11-cardan hinge, 12-blade leash, 13-two-arm summing rocking chair, 14, 15, 16, 17-hinged rods, 18-adjusting load.

Силовая установка имеет выходной вал 3 редуктора, который приводится во вращение газотурбинным двигателем или двигателем внутреннего сгорания. С валом 3 обычным образом, например карданным шарниром соединено вращающееся кольцо 6 автомата перекоса. Неподвижное кольцо 5 автомата перекоса связано шарнирными тягами 17 с блоком управления вертолета. Гироскопический стабилизатор 8 укреплен с помощью карданного шарнира 11 на конце вала 3. Неподвижное кольцо 5 установлено во вращающемся кольце 6 на подшипнике. В гироскопическом стабилизаторе 8, представляющем собой массивное металлическое кольцо на подшипниках, установлены радиальные штанги 10 с укрепленными на концах лопатками 9. Последние имеют соответствующую крыловидную форму. На штангах 10 укреплены поводки 12. Стабилизатор 8 связан шарнирными тягами 15 с одним из плеч суммирующих двухплечих качалок 13, которые установлены с возможностью вращения на поводках 4 несущих лопастей 1. Лопасти 1 шарнирно установлены во втулках 2, закрепленных на валу 3. Другие плечи качалок 13 связаны шарнирными тягами 14 с движком 7 изменения общего шага лопастей 1. Поводки 12 связаны шарнирными тягами 16 с вращающимся кольцом 6 автомата перекоса. На гироскопическом стабилизаторе 8 укреплены регулировочные грузы 18. Верхние концы шарнирных тяг 15, как показано на (фиг. 2, 3),могут быть укреплены на опорах грузов 18 и на штангах 10. The power plant has an output shaft 3 of the gearbox, which is driven by a gas turbine engine or internal combustion engine. A rotary ring 6 of the swashplate is connected to the shaft 3 in the usual way, for example, by a cardan joint. The fixed ring 5 of the swashplate is connected by articulated rods 17 to the helicopter control unit. The gyroscopic stabilizer 8 is mounted by means of a universal joint 11 at the end of the shaft 3. The fixed ring 5 is mounted in the rotating ring 6 on the bearing. In the gyroscopic stabilizer 8, which is a massive metal ring on bearings, radial rods 10 with blades 9 fixed at the ends are installed. The latter have a corresponding pterygoid shape. The rods 12 are fixed on the rods 10. The stabilizer 8 is connected by hinged rods 15 to one of the arms of the summing two-arm rockers 13, which are mounted to rotate on the leashes 4 of the bearing blades 1. The blades 1 are pivotally mounted in the bushings 2 mounted on the shaft 3. Other shoulders of the rockers 13 are connected by articulated rods 14 to an engine 7 for changing the overall pitch of the blades 1. The leads 12 are connected by articulated rods 16 to a rotating ring 6 of the swash plate. Adjusting weights 18 are fixed on the gyroscopic stabilizer 8. The upper ends of the articulated rods 15, as shown in (Figs. 2, 3), can be mounted on the load supports 18 and on the rods 10.

Силовая установка работает следующим образом. The power plant operates as follows.

Тяга несущего винта по абсолютной величине регулируется перемещением в осевом направлении движка 7 по команде блока управления. При этом тяги 14 поворачивают качалки 13 и за поводки 4 на одинаковые углы лопасти 1 несущего винта вертолета. Для изменения тяги винта по направлению по команде блока управления поворачивается тягами 17 неподвижное кольцо 5, а с ним и вращающееся кольцо 6 автомата перекоса. При этом с помощью тяг 16 поворачиваются вокруг своих осей штанги 10, а вместе с ними лопатки 9. Неравномерный по окружности поворот лопаток 9 приводит к возникновению момента аэродинамических сил, поворачивающего гироскопический стабилизатор 8 на определенный угол вокруг горизонтальной оси. При повороте стабилизатора 8 с помощью тяг 15 поворачиваются на неодинаковые углы лопасти 1. Таким образом, происходит регулирование циклического шага лопастей 1, т.е. изменяется направление вектора тяги несущего винта вертолета. The thrust of the rotor in absolute value is regulated by the displacement in the axial direction of the engine 7 at the command of the control unit. While the thrust 14 rotate the rocker 13 and the leashes 4 at the same angles of the blade 1 of the rotor of the helicopter. To change the thrust of the screw in the direction, at the command of the control unit, the stationary ring 5 is turned by the links 17, and with it the rotating ring 6 of the swash plate. Moreover, with the help of rods 16, the rods 10, and with them the blades 9, rotate around their axes. The rotation of the blades 9, which is uneven around the circumference, gives rise to a moment of aerodynamic forces, which rotates the gyroscopic stabilizer 8 by a certain angle around the horizontal axis. When the stabilizer 8 is turned with the help of the rods 15, they rotate at different angles of the blade 1. Thus, the cyclic pitch of the blades 1 is regulated, i.e. the direction of the thrust vector of the rotor of the helicopter changes.

В случае поворота вертолета в пространство под действием внешних возмущений /например, порыва ветра/, изменения положения центра масс фюзеляжа и т. п. вместе с летательным аппаратом поворачивается ось несущего винта. В то же время возникающий парирующий гироскопический момент стремится возвратить стабилизатор 8 в первоначальное положение. В результате между плоскостями несущего винта и стабилизатора 8 создается определенный угол наклона, что приводит к соответствующему изменению циклического шага и возникнованию на несущем винте момента, парирующего возмущение и возвращающего аппарат в исходное положение. Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает автоматически стабильность аппарата при воздействии возмущений. In the case of a helicopter turning into space under the influence of external disturbances (for example, a gust of wind), a change in the position of the center of mass of the fuselage, etc., the rotor axis rotates with the aircraft. At the same time, the arising parry gyroscopic moment tends to return the stabilizer 8 to its original position. As a result, a certain angle of inclination is created between the planes of the rotor and the stabilizer 8, which leads to a corresponding change in the cyclic pitch and the appearance on the rotor of a moment that fights the disturbance and returns the device to its original position. Thus, the present invention automatically ensures the stability of the apparatus when exposed to disturbances.

И спользование лопаток 9 для изменения положения стабилизатора 8 позволяет значительно уменьшить усилия в системе управления, поскольку при повороте лопаток 9 приходится преодолевать лишь небольшой момент от аэродинамических сил, действующих на лопатки. Изменяя массу регулировочных грузов 18 и их радиальное положение возможно изменять момент инерции стабилизатора 8 и соответственно его динамические характеристики. ЫЫЫ2 And the use of the blades 9 to change the position of the stabilizer 8 can significantly reduce the effort in the control system, since when turning the blades 9 you have to overcome only a small moment from the aerodynamic forces acting on the blades. Changing the mass of the adjusting weights 18 and their radial position, it is possible to change the moment of inertia of the stabilizer 8 and, accordingly, its dynamic characteristics. YYY2

Claims

1. The power plant of the helicopter, comprising a rotor with pivotally mounted blades mounted on the shaft bushings, equipped with leashes for changing the angle of attack, a swashplate with an outer ring connected to the shaft and the inner fixed ring, a common pitch change engine interacting with the fixed ring with a control unit, a gyroscopic stabilizer with blades mounted on radial rods, connected to the leads of the blades, characterized in that the gyroscopic stabilizer is placed above the screw , connected to the shaft end by a cardan joint, the blade rods are mounted rotatably and equipped with leashes connected by hinged rods to the outer ring of the swash plate, and two-arm summing rockers are installed on the leads of the blades, one of the shoulders of which is connected by a hinged rod with a gyroscopic stabilizer, and the other with the engine changes the overall pitch.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the adjusting weights are fixed on the gyroscopic stabilizer.