RU2232695C2

RU2232695C2 - Transport helicopter

Info

Publication number: RU2232695C2
Application number: RU2002123163/11A
Authority: RU
Inventors: Н.В. Пашинина (RU); Н.В. Пашинина; М.Г. Рождественский (RU); М.Г. Рождественский; Г.В. Шеин (RU); Г.В. Шеин; В.П. Макейкин (RU); В.П. Макейкин
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Московский Вертолетный Завод Им. М.Л. Миля"
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2004-07-20

Abstract

FIELD: single-rotor helicopters with cargo cabin.

SUBSTANCE: proposed helicopter has fuselage with crew cabin in nose section and cargo cabin in central part, tail and end booms and lifting and tail rotors. Plane of aperture of rear hatch of cargo cabin is located at angle relative to horizontal plane. Inner contour of aperture is formed by lower beam with ramp articulated on it, inclined side members and upper boom shifted in way of end boom. Width of said aperture is dictated by sizes of cargo to be transported. Upper boom is located within theoretical sizes (without ramp) of outline of rear part of cargo cabin of fuselage of tear-shaped form. Such outline ensures minimum area of washing of fuselage with air flow from lifting rotor. Angle of inclination of rear hatch aperture plane to horizontal plane ranges from 25 to 30 deg.; spoilers may be mounted on sides of this hatch.

EFFECT: reduced mass of structure; improved aerodynamic characteristics of helicopter due to updated arrangement of cargo hatch.

2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к конструкции вертолета и предназначено для одновинтового транспортного вертолета с грузовой кабиной, имеющей аппарель для погрузки и выгрузки груза.The invention relates to the design of a helicopter and is intended for a single-rotor transport helicopter with a cargo compartment having a ramp for loading and unloading cargo.

Известны конструкции транспортных вертолетов, в которых в задней части грузовой кабины фюзеляжа выполнен грузовой люк четырехугольной формы, причем плоскость проема его расположена под углом к горизонтальной плоскости, а на пороге шарнирно установлена аппарель, закрывающая грузовой люк в верхнем положении и касающаяся поверхности посадки вертолета в нижнем положении (патент РФ №2175625, В 64 С 27/00, 2001 и американские вертолеты СН-53, 1972 г. и ЕН-101, 1978 г., см. "JANE'S HELICOPTER MARKETS AHD SYSTEMS, 2001, p.122, р.275).There are known designs of transport helicopters in which a cargo hatch of a quadrangular shape is made in the rear part of the cargo compartment of the fuselage, the plane of its opening being angled to the horizontal plane, and a ramp is pivotally mounted on the threshold, covering the cargo hatch in the upper position and touching the helicopter landing surface in the lower position (RF patent No. 2175625, B 64 C 27/00, 2001 and American helicopters CH-53, 1972 and EN-101, 1978, see "JANE'S HELICOPTER MARKETS AHD SYSTEMS, 2001, p. 122, p .275).

Известна конструкция люка грузовой кабины вертолета МИ-8 (см. техническое описание "Вертолет МИ-8", книга 2-я. - М.: Машиностроение, 1980, с.18-21, рис.18), в котором плоскость четырехугольного проема грузового люка, образованная двумя наклонными боковыми шпангоутами, а также верхней и нижней балками шпангоутов, также расположена под углом к горизонтальной плоскости. При этом проем грузового люка закрывается боковыми створками, а два трапа выполнены съемными. Створки подвешены на петлях к наклонным боковым шпангоутам проема. В закрытом положении створки создают дополнительный объем грузовой кабины и образуют задний обвод центральной части фюзеляжа.The design of the hatch of the cargo compartment of the MI-8 helicopter is known (see the technical description "MI-8 Helicopter", book 2. — M .: Mashinostroenie, 1980, p. 18-21, Fig. 18), in which the plane of the quadrangular opening the cargo hatch, formed by two inclined side frames, as well as the upper and lower beams of the frames, is also located at an angle to the horizontal plane. At the same time, the opening of the cargo hatch is closed by side flaps, and two ladders are removable. Sashes are hinged to inclined side frames of the opening. In the closed position, the flaps create an additional volume of the cargo compartment and form the rear contour of the central part of the fuselage.

Конструкция по упомянутому выше Патенту РФ №2175625 (являющаяся ближайшим аналогом) является модификацией грузового вертолета МИ-8, отличающаяся меньшим углом αa наклона проема грузового люка к горизонтальной плоскости и наличием вместо боковых створок - аппарели, шарнирно прикрепленной к нижней балке проема люка.The design according to the aforementioned RF Patent No. 2175625 (which is the closest analogue) is a modification of the MI-8 cargo helicopter, characterized by a smaller angle αa of the inclination of the cargo hatch opening to the horizontal plane and the presence of a ramp hinged to the lower beam of the hatch instead of the side flaps.

Недостатком приведенных аналогов вертолетов с грузовой кабиной, снабженной аппарелью, в том числе и описанной в патенте РФ №2175625 конструкции, является возникновение донного сопротивления (часть лобового) вследствие "обрезания" каплевидной формы заднего обвода фюзеляжа плоской аппарелью. Установка относительно плоской аппарели вызывает появление нестабильных вихрей и, как следствие, - дополнительных вибраций на определенных режимах полета.The disadvantage of the above analogues of helicopters with a cargo compartment equipped with a ramp, including the design described in RF patent No. 2175625, is the occurrence of bottom drag (part of the frontal) due to the “cutting” of the drop-shaped shape of the rear fuselage by a flat ramp. Installation of a relatively flat ramp causes the appearance of unstable vortices and, as a result, additional vibrations in certain flight modes.

Отчасти этот недостаток в конструкции по патенту РФ уменьшен за счет уменьшения угла. αa наклона плоскости проема (в сравнении с МИ-8) грузового люка. Однако при этом положение верхней балки проема существенно смещено в направлении концевой балки (к месту сочленения верхней части каплевидных аэродинамических обводов боковых створок вертолета МИ-8). При этом проекция обводов задней части фюзеляжа на горизонтальную плоскость увеличилась по ширине до размера, заданного габаритами грузов (появление боковых "скул"), что привело к значительному увеличению площади обдува фюзеляжа несущим винтом и потерь тяги вертолета на режиме висения.In part, this drawback in the design of the RF patent is reduced by reducing the angle. αa of the inclination of the plane of the opening (in comparison with MI-8) of the cargo hatch. However, in this case, the position of the upper beam of the opening is significantly shifted in the direction of the end beam (to the junction of the upper part of the teardrop-shaped aerodynamic contours of the side flaps of the MI-8 helicopter). At the same time, the projection of the contours of the rear of the fuselage on a horizontal plane increased in width to the size specified by the dimensions of the cargo (the appearance of side "cheekbones"), which led to a significant increase in the area of airflow of the fuselage with the main rotor and the loss of helicopter thrust during hovering.

Кроме того, приведенный небольшой (в сравнении с МИ-8) угол наклона плоскости проема люка увеличивает размеры аппарели и ее вес.In addition, the small (in comparison with MI-8) angle of inclination of the hatch opening plane increases the size of the ramp and its weight.

Целью предлагаемого изобретения является улучшение аэродинамических характеристик вертолета за счет более совершенной компоновки заднего люка грузовой кабины.The aim of the invention is to improve the aerodynamic characteristics of the helicopter due to a more perfect layout of the rear hatch of the cargo compartment.

Поставленная задача решена тем, что в транспортном вертолете, содержащем фюзеляж с кабиной экипажа в носовой части, с грузовой кабиной в центральной части и с хвостовой и концевой балками, а также несущим винтом и хвостовым винтом, причем плоскость проема люка грузовой кабины расположена под углом к горизонтальной плоскости, а внутренний контур проема образован нижней балкой, на которой шарнирно закреплена аппарель, боковыми наклонными боковинами и верхней балкой, смещенной в направлении концевой балки, местоположение верхней балки внутреннего контура проема люка грузовой кабины выбрано из условия соответствия ширины проема, заданной габаритами груза, ширине обводов задней части грузовой кабины фюзеляжа, полученных при условии минимальной площади обдува фюзеляжа несущим винтом.The problem is solved in that in a transport helicopter containing a fuselage with a cockpit in the bow, with a cargo compartment in the central part and with tail and end beams, as well as a rotor and tail rotor, and the plane of the opening of the hatch of the cargo compartment is located at an angle to horizontal plane, and the inner contour of the opening is formed by the lower beam, on which the ramp is pivotally mounted, the side inclined sidewalls and the upper beam shifted in the direction of the end beam, the location of the upper beam inside rennego hatch opening contour of the cargo compartment is chosen from the condition matching the width of the opening defined by the dimensions of cargo width contours of the back of the truck cab fuselage obtained provided a minimum area blowing rotor fuselage.

Угол наклона плоскости проема заднего люка грузовой кабины составляет 25-30°, а по бокам заднего люка установлены спойлеры.The angle of inclination of the plane of the opening of the rear hatch of the cargo compartment is 25-30 °, and spoilers are installed on the sides of the rear hatch.

При предлагаемом положении верхней балки проема люка грузовой кабины замена каплевидной формы задней части грузовой кабины на плоскую, связанную с установкой аппарели, не приводит к искажению теоретических обводов задней части грузовой кабины (как это имеет место в конструкции по патенту РФ №2175625, где необходимость расширения обводов под заданную ширину проема люка приводит к появлению боковых "скул"), вызывающему увеличение площади фюзеляжа, обдуваемой несущим винтом, и связанные с этим потери тяги на режиме висения вертолета.With the proposed position of the upper beam of the cargo hatch opening, replacing the drop-shaped form of the rear of the cargo compartment with a flat one associated with the installation of the ramp does not distort the theoretical contours of the rear of the cargo compartment (as is the case in the design of RF patent No. 2175625, where the need to expand contours for a given width of the opening of the hatch leads to the appearance of lateral "cheekbones"), causing an increase in the area of the fuselage, blown by the rotor, and the associated loss of traction during the helicopter hovering mode.

Полученное качество фюзеляжа обусловило ограничение угла наклона проема грузовой кабины до 25-30°, а некоторое увеличение донного сопротивления компенсировано при этом установкой боковых спойлеров. Смещение нижней балки проема грузового люка с осью поворота аппарели в направлении концевой балки обеспечило некоторое удлинение пола грузовой кабины, a уменьшение площади наклонного проема люка обеспечило соответствующее снижение веса аппарели.The resulting quality of the fuselage caused a limitation of the angle of inclination of the cargo compartment opening to 25-30 °, and a slight increase in bottom resistance was compensated by the installation of side spoilers. The shift of the lower beam of the opening of the cargo hatch with the axis of rotation of the ramp in the direction of the end beam provided some lengthening of the floor of the cargo compartment, while the decrease in the area of the inclined opening of the hatch ensured a corresponding decrease in the weight of the ramp.

Изобретение поясняется чертежами, где изображены:The invention is illustrated by drawings, which depict:

на фиг.1 - общий вид транспортного вертолета;figure 1 - General view of a transport helicopter;

на фиг.2 - вид сверху на заднюю часть грузовой кабины;figure 2 is a top view of the rear of the cargo compartment;

на фиг.3 - то же, вид сбоку;figure 3 is the same side view;

на фиг.4 - то же, вид сбоку, со спойлерами;figure 4 is the same side view, with spoilers;

на фиг.5 - вид по стрелке А, со спойлерами;figure 5 is a view along arrow A, with spoilers;

на фиг.6 - сечение А-А и на фиг.4;figure 6 is a section aa and figure 4;

на фиг.7 - вид по стрелке С.7 is a view along arrow C.

Одновинтовой транспортный вертолет с хвостовым винтом содержит фюзеляж 1 с кабиной экипажа 2 в носовой части, грузовой кабиной 3 в центральной части, хвостовой балкой 4 и концевой балкой 5. Центральная часть фюзеляжа имеет каркас, состоящий из набора шпангоутов и продольного набора стрингеров, и обшивку. Грузовая кабина 3 имеет сзади грузовой люк 6 с аппарелью 7, выполняющей роль трапа и образующей задний обвод фюзеляжа 1. Проем грузового люка 6 образован наклонными боковинами 8, верхней балкой 9 и нижней балкой 10, входящей в силовой набор пола и на которой при помощи шарнира 11 закреплена аппарель 7. В концевой части грузовой кабины 3 имеется надстройка 12, плавно переходящая в хвостовую балку 4.A single-rotor tail rotor transport helicopter comprises a fuselage 1 with a crew cabin 2 in the bow, a cargo cabin 3 in the central part, a tail boom 4 and an end beam 5. The central part of the fuselage has a frame consisting of a set of frames and a longitudinal set of stringers, and a skin. The cargo compartment 3 has a rear cargo hatch 6 with a ramp 7, which acts as a gangway and forms the rear contour of the fuselage 1. The opening of the cargo hatch 6 is formed by the inclined sides 8, the upper beam 9 and the lower beam 10, which is included in the power set of the floor and on which with a hinge 11, the ramp is fixed 7. At the end of the cargo compartment 3 there is a superstructure 12, which smoothly passes into the tail boom 4.

Плоскость проема грузового люка 6, к которой примыкает аппарель 7 в закрытом положении, расположена наклонно к горизонтальной плоскости, так что верхняя балка 9 проема смещена в направлении концевой балки 5. Длина верхней балки 9, т.е. ширина проема люка, задана и определяется габаритами грузов, а ее положение выбрано из условия размещения ширины проема внутри теоретических обводов задней части грузовой кабины 3 фюзеляжа, рассчитанных для каплевидной формы, без аппарели, из условия минимальной площади обдува фюзеляжа несущим винтом.The plane of the opening of the cargo hatch 6, to which the ramp 7 is adjacent in the closed position, is inclined to the horizontal plane, so that the upper beam 9 of the opening is biased in the direction of the end beam 5. The length of the upper beam 9, i.e. the width of the hatchway opening is specified and determined by the dimensions of the cargoes, and its position is selected from the condition of placing the width of the opening inside the theoretical contours of the rear of the cargo compartment 3 of the fuselage, calculated for the teardrop shape, without a ramp, from the condition of the minimum area of airflow of the fuselage with the rotor.

Положение нижней балки 10 определено углом наклона плоскости проема люка 6 грузовой кабины 3 к горизонтальной плоскости, который составляет αb=25-30°. Влияние увеличения угла наклона плоскости проема грузового люка 6 к горизонтальной плоскости на донное сопротивление компенсируется наличием двух клиновидных в сечении спойлеров 13, установленных по бокам грузового люка 6, которые фиксируют точки отрыва вихрей и упорядочивают донное сопротивление, уменьшая вызываемые ими вибрации.The position of the lower beam 10 is determined by the angle of inclination of the plane of the opening of the hatch 6 of the cargo compartment 3 to the horizontal plane, which is αb = 25-30 °. The effect of increasing the angle of inclination of the opening plane of the cargo hatch 6 to the horizontal plane on the bottom resistance is compensated by the presence of two wedge-shaped spoilers 13 installed on the sides of the cargo hatch 6, which fix the separation points of the vortices and arrange the bottom resistance, reducing the vibrations caused by them.

На фиг.2 и 3 показаны обводы задней части фюзеляжа при одинаковых заданных габаритах грузов на примере грузовой кабины вертолета МИ-8:Figure 2 and 3 shows the contours of the rear of the fuselage with the same specified dimensions of the cargo on the example of the cargo compartment of the MI-8:

"а" - теоретические обводы вертолета МИ-8 с каплевидной формой задней части фюзеляжа и при минимальной площади обдува;"a" - theoretical contours of the MI-8 helicopter with a drop-shaped shape of the rear of the fuselage and with a minimum area of airflow;

"б" - обводы задней части фюзеляжа в соответствии с патентом РФ № 2175625;"b" - contours of the rear of the fuselage in accordance with the patent of the Russian Federation No. 2175625;

"в" - обводы заднем части фюзеляжа заявляемой конструкции."in" - contours of the rear of the fuselage of the claimed design.

На фиг.2 видно, что из-за смещения в конструкции по патенту РФ №2175625 верхней балки проема в направлении концевой балки в точку "смыкания" каплевидных боковых створок люка вертолета МИ-В (обводы "а") задняя часть фюзеляжа достраивается, а боковые обводы "б" расширяются до ширины аппарели. При этом у обводов "б" появляются боковые "скулы" 14 (заштриховано), увеличивающие площадь фюзеляжа, обдуваемую несущим винтом. При предлагаемой конструкции обводы "в" практически вписаны, совпадают с каплевидными обводами "а", не увеличивая площадь обдува несущим винтом.Figure 2 shows that due to the displacement in the design of RF patent No. 2175625 of the upper beam of the opening towards the end beam to the point of "closure" of the drop-shaped side flaps of the MI-B helicopter hatch (bypass "a"), the rear fuselage is being completed, and side contours "b" expand to the width of the ramp. At the same time, side “cheekbones” 14 (shaded) appear at the “b” contours, increasing the fuselage area blown by the rotor. With the proposed design, the contours “c” are practically inscribed, coincide with the drop-shaped contours “a”, without increasing the area of airflow by the rotor.

Увеличение угла αb наклона плоскости проема грузового люка 6 (в сравнении с патентом РФ №2175625) позволило получить некоторое удлинение L пола грузовой кабины 3. Применительно к вертолету МИ-8 это удлинение составляет L=500 мм, что позволяет разместить на вертолете дополнительно, например, кресла десантников или оборудование. А соответственное уменьшение площади проема приводит к уменьшению площади и веса аппарели.The increase in the angle αb of the inclination of the plane of the opening of the cargo hatch 6 (in comparison with the patent of the Russian Federation No. 2175625) made it possible to obtain some lengthening L of the floor of the cargo compartment 3. For the MI-8 helicopter, this lengthening is L = 500 mm, which makes it possible to place an additional helicopter, for example , paratrooper seats or equipment. A corresponding decrease in the area of the opening leads to a decrease in the area and weight of the ramp.

Ширина клиновидных спойлеров 13 уменьшается к нижней части фюзеляжа. Например, на модификации вертолета МИ-8 ширина спойлера С₁=100 мм, а С₂=150 мм.The width of the wedge-shaped spoilers 13 decreases to the bottom of the fuselage. For example, on a modification of the MI-8 helicopter, the spoiler width is C ₁ = 100 mm, and C ₂ = 150 mm.

Таким образом, предлагаемый транспортный вертолет имеет меньший вес конструкции и лучшие аэродинамические характеристики за счет оптимальной компоновки грузовой кабины и минимальных изменений обводов задней части фюзеляжа, связанных с установкой аппарели.Thus, the proposed transport helicopter has a lower construction weight and better aerodynamic characteristics due to the optimal layout of the cargo compartment and minimal changes in the contours of the rear of the fuselage associated with the installation of the ramp.

Claims

1. A transport helicopter containing a fuselage with a crew cabin in the bow, with a cargo compartment in the central part, with tail and end beams, as well as a rotor and tail rotor, the plane of the opening of the rear hatch of the cargo compartment being located at an angle to the horizontal plane - in position helicopter parking on the landing surface, and the inner contour of the aperture is formed by a lower beam with a ramp pivotally mounted on it, inclined sides and an upper beam, which determines the length of the specified aperture specified by the gab rit cargo, and shifted in the direction of the end beam, characterized in that the upper beam is located inside the theoretical, without a ramp, the contours of the rear of the cargo compartment of the fuselage in a drop-shaped form, providing a minimum area of airflow of the fuselage with the air flow from the rotor.

2. The transport helicopter according to claim 1, characterized in that the angle of inclination of the plane of the aperture of the rear hatch of the cargo compartment to the specified horizontal plane is 25-30 °, and spoilers are installed on the sides of this hatch.