RU2580344C2 - Helicopter transmission - Google Patents

Abstract

FIELD: aircraft engineering.

SUBSTANCE: claimed transmission comprises shafts and rotor drive gearings. The rotor hub with the gearing driven gear and a wobble plate are fitted at the cylinder of the ID making at least the cross-section of the installed injection seat.

EFFECT: safe upward ejection of the crew.

4 dwg

Description

Изобретение относится к воздушному транспорту, к вертолетам.The invention relates to air transport, to helicopters.

Известны трансмиссии привода винтов, применяемые на отечественных и зарубежных вертолетах. (1. Пелишенко В.А. и др. Основы теории полета вертолета / Под ред. С.Х Атабеняна и А.А. Касаткина. М.: Воениздат, 1967. - 206 с. 2. Вертолеты стран мира / Под ред. В.Г. Лебедя. - АО «Редакция журнала «Бумеранг» при участии фирмы «Апрель», 1994. - 224 с.)Known drive screw transmissions used on domestic and foreign helicopters. (1. Pelishenko V.A. et al. Fundamentals of the theory of helicopter flight / Edited by S.K. Atabenyan and A.A. Kasatkin. M.: Military Publishing House, 1967. - 206 p. 2. Helicopters of the world / Ed. VG Lebed. - JSC "Editorial Board of the magazine" Boomerang "with the participation of the firm" April ", 1994. - 224 p.)

Эти трансмиссии привода втулки несущего винта ограничивают эксплуатационные характеристики вертолета (1. с. 12, рис. 0.14; 2. с. 12. рис. 12), так как не обеспечивают возможность безопасного катапультирования экипажа вверх и защиту верхней сферы от нападения противника.These transmissions of the rotor hub drive limit the operational characteristics of the helicopter (1. p. 12, fig. 0.14; 2. p. 12. fig. 12), since they do not provide the ability to safely eject the crew upwards and protect the upper sphere from enemy attacks.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является трансмиссия привода втулки несущего винта вертолета, содержащая вал, втулку с лопастями и автомат перекоса угла установки лопастей.Closest to the proposed device is the transmission of the drive sleeve of the rotor of the helicopter containing a shaft, a sleeve with blades and an automatic skew angle of installation of the blades.

Автомат перекоса имеет ползун, который может перемещаться вверх и вниз по валу привода. Для перемещения ползуна служит рычаг «шаг-газ», соединенный с ним при помощи тяг и качалки (1. рис. 1.69. с. 98). На ползуне устанавливается универсальный шарнир, который имеет два кольца: внутреннее и наружное. Универсальный шарнир (шарнир Гука) связан с ручкой управления (ручка циклического шага). При отклонении ручки летчик, воздействуя на внешнее кольцо, имеет возможность наклонять его относительно двух взаимноперпендикулярных осей «вперед-назад» и «влево-вправо». При помощи шарикового подшипника к внешнему кольцу шарнира крепится тарелка автомата перекоса. Тарелка состоит из вращающегося кольца с рычагами, к которым крепятся тяги, связанные с поводками осевых шарниров лопастей. Тарелка автомата перекоса приводится во вращение двухзвенником, одно звено которого связано с вращающимся кольцом, а второе - с валом несущего винта. Отклонение рычага «шаг-газ» вверх или вниз приводит соответственно к увеличению или уменьшению установочных углов всех лопастей на одинаковую величину, что изменяет величину силы тяги несущего винта. При наклоне тарелки автомата перекоса обеспечивается циклическое изменение шага, т.е. изменение угла установки лопастей в течение одного цикла (одного оборота) - лопасть начнет совершать маховые движения. Таким образом, наклон тарелки автомата перекоса вызывает наклон плоскости вращения несущего винта, а значит, и наклон силы тяги несущего винта при сохранении его величины. Наклон плоскости вращения винта отстает от циклического изменения шага, поэтому необходим так называемый угол опережения автомата перекоса, который зависит от упругости и инерционности лопасти, определяемой массовой характеристикой, а также от угла характеристики компенсации взмаха и угла выноса (1. с. 98-102; рис. 1.69-1.72).The swash plate has a slider that can move up and down the drive shaft. To move the slider, the step-gas lever is used, connected to it by means of rods and a rocker (1. Fig. 1.69. P. 98). A universal joint is installed on the slider, which has two rings: internal and external. The universal joint (Hook joint) is connected to the control knob (cyclic pitch knob). When the handle is deflected, the pilot, acting on the outer ring, has the ability to tilt it relative to the two mutually perpendicular axes “forward-backward” and “left-right”. Using a ball bearing, the swash plate is attached to the outer ring of the hinge. The plate consists of a rotating ring with levers, to which rods are attached, connected with leashes of axial hinges of the blades. The plate of the swashplate is driven into rotation by a two-linker, one link of which is connected to the rotating ring, and the second to the rotor shaft. The deviation of the step-gas lever up or down, respectively, leads to an increase or decrease in the installation angles of all blades by the same amount, which changes the magnitude of the thrust of the rotor. When the swash plate is tilted, a cyclic change in pitch is provided, i.e. a change in the angle of installation of the blades during one cycle (one revolution) - the blade will begin to make swing movements. Thus, the inclination of the plate of the swash plate causes the inclination of the plane of rotation of the rotor, and hence the slope of the thrust of the rotor while maintaining its value. The inclination of the plane of rotation of the screw lags behind the cyclic change in pitch, so the so-called lead angle of the swashplate is necessary, which depends on the elasticity and inertia of the blade, determined by the mass characteristic, as well as on the angle of the swing compensation characteristic and the offset angle (1. pp. 98-102; Fig. 1.69-1.72).

Недостаток описанной трансмиссии привода втулки несущего винта заключается в том, что он ограничивает эксплуатационные характеристики вертолета - его живучесть, так как не обеспечивает защиту верхней сферы от нападения противника и возможность безопасного катапультирования экипажа вверх. При такой трансмиссии привода втулки несущего винта катапультирование экипажа возможно только вниз, что небезопасно при малой высоте полета.The disadvantage of the described rotor hub drive transmission is that it limits the helicopter's operational characteristics — its survivability, since it does not protect the upper sphere from enemy attacks and the possibility of safe crew ejection up. With such a transmission of the rotor hub drive, crew ejection is only possible downward, which is unsafe at low altitude.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении эксплуатационных характеристик вертолета.The problem to which the invention is directed, is to expand the operational characteristics of the helicopter.

Поставленная задача решается за счет повышения живучести вертолета путем защиты верхней сферы от нападения противника и возможности безопасного катапультирования экипажа вверх.The problem is solved by increasing the survivability of the helicopter by protecting the upper sphere from enemy attacks and the possibility of safe bailout of the crew up.

Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что трансмиссия вертолета, содержащая валы и зубчатые передачи привода винтов, отличается тем, что кольцевая втулка несущего винта с ведомым колесом зубчатой передачи и автоматом перекоса установлены на цилиндре с внутренним диаметром не менее поперечного сечения загруженного кресла для катапультирования.The essence of the proposed device lies in the fact that the helicopter transmission containing shafts and gears of the screw drive is characterized in that the rotor annular sleeve with the driven gear wheel and the swash plate are mounted on a cylinder with an inner diameter of at least the cross section of the loaded bailout seat.

Предлагаемое техническое решение позволяет организовать цилиндр с внутренним диаметром не менее поперечного сечения загруженного кресла для катапультирования, который можно использовать для безопасного катапультирования экипажа вверх, в котором могут быть расположены аварийный парашют для вертолета в целом, средства защиты от нападения противника: ракеты «воздух-воздух», автоматическая пушка, пулемет, локатор и т.п.The proposed technical solution allows you to organize a cylinder with an internal diameter of not less than the cross section of the loaded ejection seat, which can be used to safely eject the crew upwards, in which the emergency parachute for the helicopter as a whole can be located, means of protection against enemy attacks: air-to-air missiles ", Automatic gun, machine gun, locator, etc.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема (сечение) трансмиссии с приводом ведущего винта, а также рулевого винта вертолета. Крышка цилиндра не попадает в сечение. Элементы фюзеляжа не показаны.In FIG. 1 shows a schematic diagram (section) of a transmission with a drive screw, as well as the tail rotor of a helicopter. The cylinder cover does not fall into the section. Fuselage elements are not shown.

На фиг. 2 показан вид сверху на это устройство.In FIG. 2 shows a top view of this device.

На фиг. 3 приведена другая схема компоновки трансмиссии с двумя рулевыми винтами.In FIG. Figure 3 shows another arrangement of the transmission with two tail rotors.

На фиг. 4 изображен вариант трансмиссии привода втулок двух соосных несущих винтов. Двигатель и фюзеляж не показаны.In FIG. 4 shows an embodiment of a drive transmission of bushings of two coaxial rotors. The engine and fuselage are not shown.

На несущей системе 1 вертолета установлен двигатель 2 и закреплен цилиндр 3 с кольцевой опорой 4 (фиг. 1 и 2) и крышкой цилиндра 5. Кольцевая втулка 6 расположена под кольцевой опорой 4 и закреплена на трубчатом валу 7 с ведомым колесом 8 зубчатой передачи. На кольцевой втулке 6 установлены лопасти 9 несущего винта (шарниры не показаны), которые рычагами 10 связаны с автоматом перекоса 11 (органы управления автоматом не показаны). Ведущий вал 12 двигателя 2, с закрепленной на валу ведущей шестерней 13 взаимосвязан с ведомым колесом 8 зубчатой передачи или непосредственно (фиг. 1) или дополнительной передачей, состоящей из ведомой конической шестерни 14, которая закреплена на валу 15, на котором также закреплена цилиндрическая шестерня 16 (фиг. 3). При двухвинтовой сосной схеме (фиг. 4) требуется согласующая передача, состоящая из второго комплекта дополнительной передачи: конической шестерни 14, вала 15 и цилиндрической шестерни 16, а также вала 17 с закрепленными на нем шестернями 18 и 19. Шестерня 19 зацеплена с цилиндрической шестерней 20, закрепленной на верхнем валу 15 дополнительной передачи. Ведущая шестерня 21 отбора мощности для привода рулевого винта закреплена или на ведущем валу 12 двигателя 2 (фиг. 1) или на валу 15 дополнительной передачи (фиг. 3). Ведомая шестерня 22 отбора мощности закреплена на валу 23 привода редуктора рулевого винта, состоящего из шестерен 24 и 25. Шестерня 25 может быть выполнена на наружном диаметре лопастей 26 рулевого винта (фиг. 1 и 2) или на валу 27 (фиг. 3), на котором закреплена ведущая коническая шестерня 28, зацепленная с ведомой конической шестерней 29, закрепленной на валу 30 привода лопастей 26 рулевого винта.An engine 2 is mounted on the helicopter support system 1 and a cylinder 3 is fixed with an annular support 4 (Fig. 1 and 2) and a cylinder cover 5. An annular sleeve 6 is located under the annular support 4 and is mounted on a tubular shaft 7 with a driven gear wheel 8. The rotor blades 9 are installed on the annular sleeve 6 (hinges are not shown), which are connected by levers 10 to the swash plate 11 (the controls are not shown). The drive shaft 12 of the engine 2, with the drive gear 13 fixed to the shaft, is interconnected with the driven gear 8 of the gear transmission either directly (Fig. 1) or an additional gear consisting of a driven bevel gear 14, which is mounted on the shaft 15, on which the spur gear is also fixed 16 (Fig. 3). With a twin-screw pine scheme (Fig. 4), a matching gear is required, consisting of a second set of additional gears: bevel gear 14, shaft 15 and spur gear 16, and also shaft 17 with gears 18 and 19 fixed thereon. Gear 19 is engaged with a spur gear 20 mounted on the upper shaft 15 of the auxiliary gear. The drive pinion 21 of the power take-off for the tail rotor drive is fixed either to the drive shaft 12 of the engine 2 (Fig. 1) or to the shaft 15 of the auxiliary gear (Fig. 3). Driven gear 22 power take-off is fixed on the shaft 23 of the drive gear of the tail rotor, consisting of gears 24 and 25. Gear 25 can be performed on the outer diameter of the blades 26 of the tail rotor (Fig. 1 and 2) or on the shaft 27 (Fig. 3), on which the driving bevel gear 28 is fixed, engaged with the driven bevel gear 29, mounted on the shaft 30 of the drive of the tail rotor blades 26.

Крышка 5 цилиндра 3 может быть плоской или сферической и состоять из нескольких деталей, в том числе иметь пазы для размещения вооружения. Предпочтительно нечетное число лопастей 9 для исключения возможности резонанса.The cover 5 of the cylinder 3 may be flat or spherical and consist of several parts, including having grooves for accommodating weapons. Preferably an odd number of blades 9 to exclude the possibility of resonance.

Предлагаемое техническое устройство работает следующим образом. От двигателя 2, установленного на несущей системе 1, крутящий момент по ведущему валу 12 ведущей шестерней 13 передается на ведомое колесо 8 зубчатой передачи, трубчатый вал 7, кольцевую втулку 6 и лопасти 9 несущего винта, вращая их (фиг. 1). Летчик рычагами управления воздействует на автомат перекоса 11, который через рычаги 10 регулирует положение лопастей 9 относительно кольцевой втулки 6, изменяя при этом величину и направление силы тяги несущего винта. Сила тяги от лопастей 9 передается на кольцевую втулку 6 и от нее на кольцевую опору 4 и цилиндр 3, который передает это усилие на несущую систему 1 вертолета. Вращение лопастей 9 несущего винта создает реактивный момент, стремящийся повернуть несущую систему 1. Для компенсации реактивного момента, а также изменения направления полета служит рулевой винт, мощность для которого отнимается от ведущего вала 12 шестернями 21 и 22 на вал 23 привода редуктора рулевого винта, состоящего из шестерен 24 и 25. Шестерня 25 вращает лопасти 26 рулевого винта (фиг. 1 и 2). На фиг. 3 мощность на привод лопастей 9 несущего винта передается от вала 12, шестернями 13 и 14, валом 15 дополнительной передачи, цилиндрической шестерней 16 на зубчатый венец 8, далее на трубчатый вал 7 и кольцевую втулку 6. Отбор мощности на привод лопастей 26 рулевого винта происходит от вала 15, шестернями 21 и 22, валом 23, шестернями 24 и 25, валом 27 на шестерни 28 и 29, далее валом 30 на лопасти 26. Сила от вращения лопастей 26 рулевого винта на плече до оси хвостовой части вертолета создает скручивающий момент. Для компенсации момента, скручивающего хвостовую часть вертолета, возможна установка второго рулевого винта (фиг. 3). Соосная схема несущих винтов, лопасти 9 которых вращаются в разных направлениях (фиг. 4), исключает необходимость применения рулевого винта. Крутящий момент от ведущего вала 12 ведущей конической шестерней 13 распределяется на две шестерни 14, валы 15 и цилиндрические шестерни 16 дополнительной передачи. Лопасти 9 нижнего несущего винта приводятся в действие аналогично схеме на фиг. 3. Нижняя коническая шестерня 14, валом 15 и шестерней 16 вращает шестерню 18 и вал 17 согласующей передачи, далее цилиндрическими шестернями 19 и 20 на верхний вал 15 дополнительной передачи, затем цилиндрической шестерней 16 на ведомое колесо 8. Лопасти 9 верхнего и нижнего несущих винтов будут вращаться в противоположных направлениях, компенсируя реактивные моменты.The proposed technical device operates as follows. From the engine 2 mounted on the carrier system 1, the torque on the drive shaft 12 of the drive gear 13 is transmitted to the driven gear wheel 8, the tubular shaft 7, the ring sleeve 6 and the rotor blades 9, rotating them (Fig. 1). The pilot acts by the control levers on the swashplate 11, which through the levers 10 adjusts the position of the blades 9 relative to the annular sleeve 6, changing the magnitude and direction of the thrust of the rotor. The traction force from the blades 9 is transmitted to the annular sleeve 6 and from it to the annular support 4 and the cylinder 3, which transfers this force to the carrier system 1 of the helicopter. Rotation of the main rotor blades 9 creates a reactive moment, which tends to rotate the main system 1. To compensate for the reactive moment, as well as to change the direction of flight, the steering rotor is used, the power for which is taken from the drive shaft 12 by gears 21 and 22 to the shaft 23 of the tail rotor gear drive, consisting from gears 24 and 25. Gear 25 rotates the tail rotor blades 26 (Figs. 1 and 2). In FIG. 3, the power to drive the rotor blades 9 is transmitted from the shaft 12, gears 13 and 14, the additional gear shaft 15, the spur gear 16 to the ring gear 8, then to the tubular shaft 7 and the ring sleeve 6. Power is taken to the drive of the tail rotor blades 26 from shaft 15, gears 21 and 22, shaft 23, gears 24 and 25, shaft 27 on gears 28 and 29, then shaft 30 on blades 26. The force from rotation of the tail rotor blades 26 on the shoulder to the axis of the tail of the helicopter creates a twisting moment. To compensate for the torque twisting the tail of the helicopter, it is possible to install a second tail rotor (Fig. 3). The coaxial design of the rotors, the blades 9 of which rotate in different directions (Fig. 4), eliminates the need for a tail rotor. The torque from the drive shaft 12 of the drive bevel gear 13 is distributed to two gears 14, shafts 15 and spur gears 16 of the additional gear. The lower rotor blades 9 are driven similarly to the circuit of FIG. 3. The lower bevel gear 14, the shaft 15 and the gear 16 rotates the gear 18 and the matching gear shaft 17, then the cylindrical gears 19 and 20 on the upper shaft 15 of the additional gear, then the spur gear 16 on the driven wheel 8. The blades 9 of the upper and lower rotors will rotate in opposite directions, compensating for reactive moments.

Обозначения:Designations:

1 - несущая система вертолета;1 - carrier system of a helicopter;

2 - двигатель;2 - engine;

3 - цилиндр;3 - cylinder;

4 - кольцевая опора втулки несущего винта;4 - ring support of the rotor sleeve;

5 - крышка цилиндра;5 - cylinder cover;

6 - кольцевая втулка лопастей несущего винта;6 - the ring sleeve of the rotor blades;

7 - трубчатый вал привода втулки 6;7 - tubular shaft drive sleeve 6;

8 - ведомое колесо зубчатой передачи;8 - driven gear wheel;

9 - лопасти несущего винта;9 - rotor blades;

10 - рычаги взаимодействия лопастей с автоматом перекоса;10 - levers of interaction of the blades with a swash plate;

11 - автомат перекоса (упрощенное изображение);11 - swashplate (simplified image);

12 - ведущий вал двигателя 2;12 - the drive shaft of the engine 2;

13 - ведущая шестерня ведущего вала 12;13 - the drive gear of the drive shaft 12;

14 - ведомая коническая шестерня дополнительной передачи;14 - driven conical gear of an additional transmission;

15 - вал дополнительной передачи;15 - shaft additional transmission;

16 - цилиндрическая шестерня дополнительной передачи;16 - a cylindrical gear of an additional transmission;

17 - вал согласующей передачи;17 - shaft matching transmission;

18 и 19 - шестерни, закрепленные на валу 17;18 and 19 - gears mounted on the shaft 17;

20 - цилиндрическая шестерня, закрепленная на верхнем валу 15;20 - a cylindrical gear mounted on the upper shaft 15;

21 - ведущая шестерня отбора мощности для привода рулевого винта;21 - drive gear for power take-off for the tail rotor drive;

22 - ведомая шестерня отбора мощности для привода рулевого винта;22 - driven gear for power take-off for tail rotor drive;

23 - вал привода редуктора рулевого винта;23 - a shaft of a drive of a gearbox of a tail rotor;

24 и 25 - шестерни редуктора привода рулевого винта;24 and 25 - gears of the gearbox drive tail rotor;

26 - лопасти рулевого винта;26 - tail rotor blades;

27 - вал конических шестерен 25 и 28;27 - a shaft of bevel gears 25 and 28;

28 - ведущая коническая шестерня привода лопастей рулевого винта;28 - leading bevel gear drive tail rotor blades;

29 - ведомая коническая шестерня привода лопастей рулевого винта;29 - driven bevel gear drive tail rotor blades;

30 - вал привода лопастей 26 рулевого винта.30 - shaft drive blades 26 tail rotor.

Claims (1)

Трансмиссия вертолета, содержащая валы и зубчатые передачи привода винтов, отличающаяся тем, что кольцевая втулка несущего винта с ведомым колесом зубчатой передачи и автоматом перекоса установлены на цилиндре с внутренним диаметром не менее поперечного сечения загруженного кресла для катапультирования. A helicopter transmission containing shafts and gears of a screw drive, characterized in that the rotor annular hub with the driven gear wheel and the swash plate are mounted on a cylinder with an inner diameter of at least the cross section of the loaded ejection seat.

Images