ЛОПАСТЬ НЕСУЩЕГО ВИНТА ВЕРТОЛЕТА

Полезная модель относится к авиационной технике и касается и касается виброустойчивой лопасти несущего винта вертолета.
Лопасти несущего винта, изготавливаемые из полимерных композиционных материалов, обладающих высокой удельной прочностью и высокой усталостную стойкостью, обнаруживают достаточно высокую прочность и стабильность, однако лопасти известных конструкций с использованием пористого либо ячеистого заполнителя, в недостаточной мере защищены от попадания влаги внутрь лопасти. В частности, сотовый заполнитель содержит атмосферный воздух с водяными парами, которые при определенной температуре конденсируются.. Вода, перетекая, скапливается у задней кромки лопасти, что является причиной смещения назад ее поперечной центровки и приводит к разбалансированности несущего винта. Упомянутая разбалансированность и возникающий в результате нарушения поперечной центровки флаттер лопастей приводят к «размыву» конуса вращения и вызывают сильную тряску вертолета.
Известна лопасть несущего винта в виде монолитной интегральной структуры, сформированной пошаговым горячим прессованием (RU 2541574, опубл. 2015.02.20), конструктивно выполненная по безлонжеронной силовой схеме с пенопластовым сердечником из материала с изотропной ячеистой структурой по всей длине хорды и работающей обшивкой в виде охватывающей пенопластовый сердечник многослойной оболочки из полимерно-композиционных материалов, выполненной с переменной толщиной контура вдоль радиуса несущего винта и хорды лопасти, при этом в носовой части лопасти между слоями оболочки размещены секции центровочного груза, поверх внешнего слоя - противоэрозийная оковка. В ячейках пенопластового сердечника остается атмосферный воздух, содержащий водяные пары, которые конденсируются при изменении температурного режима, при этом скопившаяся в одном месте вода может послужить причиной смещения поперечной центровки панели и привести к разбалансированности несущего винта.
Известна лопасть винта вертолета лонжеронной конструкции из полимерных композиционных материалов (CN 102490899, опубл. 2012.06.13), содержащая C-образный лонжерон, балансировочный груз в носовой части, пористый заполнитель из пеноматериала и обшивку из пяти слоев материала обшивки, сначала опрессованных после укладки каждого слоя в вакууме при температуре ±45°С, а затем подвергнутая горячему прессованию при давлении до 18,7 МПа и температуре до 120-125°C. Наличие пористого заполнителя, в порах которого находится атмосферный воздух с водяными парами, свидетельствует о возможности появления сконденсировавшейся влаги, которая скопившись в достаточном количестве может привести к разбалансированности лопасти и несущего винта.
Известна лопасть несущего воздушного вита из композиционных материалов, изготовленная формованием в пресс-форме (RU 2561827, опубл. 2015.09.10), конструкция которой имеет безлопжеронную компоновку, при этом на всей длине лопасти ее силовой каркас состоит из высокопрочной оболочки, собранной из продольно расположенных пакетов листов волокнистых композитных материалов, а во всех свободных внутренних полостях лопасти также на всей ее длине размещен заполнитель в виде вкладышей из пористых материалов. Внутренние вкладыши, а также антиабразивная оковка, установленная на передней кромке лопасти непрерывно по всей ее длине, выполняют одновременно функции конструктивных элементов лопасти и технологических компонентов при ее изготовлении. Пористый материал вкладышей собирает в себе водяные пары, проникающие в его поры из атмосферного воздуха, которые сконденсировавшись могут привести к дисбалансу лопасти и несущего винта, и появлению вибраций с вредными последствиями.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является лопасть несущего винта вертолета, описанная в патенте RU 2547672, опубл. 2015.04.10), содержащая соединенные наружный и внутренний пакеты C-образного профиля, выполненные из листов препрега, с центровочным грузом, прикрепленным к носовой части внутреннего пакета, и повторяющий форму лопасти заполнитель из ячеистого термокопрессионного пенопласта (сотоблок), размещенный во внутреннем и наружном пакетах таким образом, что внутренний пакет охватывает сотоблок по части его ширины, а наружный пакет - по всей ширине, и установленный в хвостовой части плоский концевой пакет.
Известная лопасть не обнаруживает достаточного снижения уровня нежелательных вибраций при вращении, причиной которых является накопление влаги в результате конденсации водяных паров, содержащихся вместе с воздухом в ячеистом заполнителе.
Задачей предлагаемой полезной модели является разработка конструкции лопасти несущего винта вертолета, исключающей возможность конденсации водяных паров и накопления влаги в количествах, которые могли бы привести к смещению центровки лопасти и вызвать нежелательные вибрации при ее вращении.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в снижении уровня нежелательных вибраций винта вертолета за счет полного исключения вибраций, обусловленных присутствием паров воды в полостях ячеистого заполнителя и скоплением конденсата.
Указанный технический результат достигают лопастью несущего винта, содержащей соединенные наружный и внутренний пакеты С-образного профиля, с центровочным грузом, прикрепленным к носовой части внутреннего пакета, сотоблок, размещенный во внутреннем и наружном пакетах, и установленный в хвостовой части плоский концевой пакет, которая, в отличие от известной, содержит сотоблок, ячейки которого заполнены закачанным под давлением, на 8-10% превышающим атмосферное, осушенным воздухом или не содержащим паров воды инертным газом.
Предлагаемая лопасть схематично показана на чертеже, где 1 - сотоблок, 2 - верхний пакет обшивки, 3 - нижний пакет обшивки, 4 - центровочный груз, 5 - концевой элемент, 6 - оковка с резиновой накладкой.
Обшивка лопасти содержит два слой, верхний из которых, образован пакетом 2 из листов препрега и охватывает по всей ширине сотоблок (ячеистый заполнитель) 1, выполненный из пенопласта с объемной перфорацией, при этом внутренний пакет 3 охватывает сотоблок по части его ширины. Между внутренним 3 и внешним 2 пакетами обшивки размещен центровочный груз 4.
Концевой элемент 5, расположенный в хвостовой части, выполнен в виде плоского пакета из спрессованных листьев препрега. В носовой части лопасти поверх обшивки установлена металлическая оковка 6 с резиновой накладкой.
Из сотоблока перед его соединением с наружным и внутренним пакетами, образующими обшивку лопасти, удаляют атмосферный воздух, содержащий пары воды. Соединение сотоблока с обшивкой осуществляют в автоклаве с избыточным давлением 8-10% в атмосфере сухого воздуха либо газа с инертными свойствами, например, азота, не содержащей водяных паров, одновременно с заполнением его ячеек.
Заполненный закачанным под давлением сухим воздухом или газом с инертными свойствами сотоблок (перфорированный по всему объему пенопласт) позволяет полностью исключить попадание паров воды и образование конденсата внутри лопасти и полностью устранить вибрации винта, вызванные скоплением конденсата и нарушением центровки лопасти. Таким, образом, предлагаемая лопасть обеспечивает значительный вклад в снижение общего уровня вредоносных вибраций.