КОЛОНКА СООСНОГО ВИНТА БЕСПИЛОТНОГО ВЕРТОЛЕТА

Полезная модель относится к авиационной технике и может быть применена при создании новых конструкций колонок соосных винтов беспилотных вертолетов.
Известна колонка соосного винта (КСВ) вертолета Ка-32 и Ка-50, описанная в монографии Э.А. Петросян "Аэродинамика соосного вертолета", Полигон-Пресс, Москва, 2004, с. 447-448, содержащая редуктор, с двумя соосными валами, вращающимися в противоположных направлениях, на которых закреплены втулки несущих винтов. Также КСВ содержит цепи управления каждым из несущих винтов, включающие два автомата перекоса, две ползушки, механизм общего и дифференциального шага, качалки и тяги, связывающие эти агрегаты.
Ползушки, верхняя и нижняя, установлены на валу верхнего несущего винта, в пространстве между верхним и нижним несущими винтами. Ползушки связаны, через болты в прорезях вала, с тягами, пропущенными внутри вала, и через эти тяги связаны с установленным в нижней части редуктора рычажно-винтовым механизмом, управляющим общим и дифференциальным шагом несущих винтов.
Автомат перекоса нижнего несущего винта, через качалки нижней ползушки, связан тягами с осевыми шарнирами лопастей нижнего несущего винта.
Автомат перекоса верхнего несущего винта также связан тягами, через качалки верхней ползушки, с осевыми шарнирами лопастей верхнего несущего винта.
Недостаток существующих КСВ используемых в вертолетах КБ "Камов" заключается в том, что их нельзя использовать в беспилотном вертолете с соосной схемой двух несущих винтов в виду отсутствия сервоприводов и контроллеров, входящих в состав системы дистанционного управления комплекса бортового оборудования беспилотного вертолета.
Наиболее близким прототипом, является КСВ, описанная в патенте РФ №2662621 от 14.08.2017 г.
КСВ содержит редуктор, два соосных несущих винта, вращающихся в противоположных направлениях, цепи управления каждым из несущих винтов, включающие два автомата перекоса и механизм управления общим и дифференциальным шагом несущих винтов.
Недостаток КСВ - невозможность использования в беспилотных вертолетах.
Исходя из этого, техническим результатом данной полезной модели, является создание системы дистанционного управления, которая повышает функциональность колонки соосного винта для дистанционного управления полетом соосного беспилотного вертолета.
Технический результат достигается за счет того, что колонка соосного винта беспилотного вертолета, содержащая редуктор, два соосных несущих винта, вращающихся в противоположных направлениях, цепи управления каждым из несущих винтов, включающие два автомата перекоса и механизм управления общим и дифференциальным шагом несущих винтов, дополнительно содержит систему дистанционного управления, содержащую контроллер и сервопривод продольно-поперечного управления, контроллер и сервопривод общего шага, контроллер и сервопривод путевого управления, контроллер и сервопривод дифференциального управления циклическим шагом, бортовой контроллер приводов, при этом контроллер продольно-поперечного управления, контроллер общего шага, контроллер путевого управления и контроллер дифференциального управления циклическим шагом, соединены с входом-выходом бортового контроллера приводов.
Заявленная полезная модель иллюстрируется чертежами: фиг. 1, на котором показана структурная схема КСВ беспилотного вертолета; фиг. 2, на котором показана система управления беспилотным вертолетом.
Рассмотрим структуру и работу КСВ беспилотного вертолета.
КСВ работает следующим образом. В редукторе 1, шестерня 2, получающая вращение от двигателя, передает вращение коническому зубчатому колесу 3. Зубчатое колесо 3, через связанный с ним вал нижнего несущего винта 4, передает вращение на втулку нижнего несущего винта 5 и на зубчатое колесо 6. Зубчатое колесо 6, через паразитную шестерню 7, передает вращение рессоре 8. Рессора 8 передает вращение зубчатому колесу 9 и связанной с ним втулке верхнего несущего винта 10. Втулка верхнего несущего винта 10, установленная на подшипниках на неподвижной стойке 11, закрепленной в редукторе 1, вращается в сторону противоположную вращению втулки нижнего несущего винта 5. Автомат перекоса нижнего несущего винта 12 установлен на верхнем фланце 13, редуктора 1 подвижно в осевом направлении. Автомат перекоса верхнего несущего винта 14, установлен сверху, на стойке И подвижно в осевом направлении. Наружные кольца автоматов-перекоса 15 и 16 связаны шлиц-шарнирами 17 и 18 с втулками несущих винтов 5 и 10 соответственно, и связаны тягами 19 и 20 с поводками осевых шарниров 21 и 22. Кольца управления автоматов перекоса 23 и 24 кинематически связаны с двумя трехплечими качалками 25 (условно показана одна - в цепи продольного управления). Кольцо управления 23 автомата перекоса нижнего несущего винта 12 связано с качалками 25 через две качалки 26, закрепленные на ползуне 27 автомата перекоса нижнего несущего винта 12 и две тяги 28 (условно показано, одна качалка 26 и одна тяга 28, в цепи поперечного управления, аналогичные качалка и тяга в цепи продольного управления не показаны). Кольцо управления 24, автомата перекоса верхнего несущего винта 14, связано с качалками 25 через две качалки 29, четыре тяги 30, две качалки 31, две тяги 32, две качалки 33, закрепленные на ползуне 34 и две тяги 35 (условно показаны тяги и качалки в цепи поперечного управления, аналогичные тяги и качалки в цепи продольного управления не показаны).
Система дистанционного управления содержит контроллер 52 и сервопривод продольно-поперечного управления 36, контроллер 54 и сервопривод 39 общего шага, контроллер 53 и сервопривод 44 путевого управления, контроллер 55 и сервопривод 49 дифференциального управления циклическим шагом, бортовой контроллер приводов 56.
Контроллер продольно-поперечного управления 52 принимает данные от бортового контроллера приводов 56. Сервоприводом продольно-поперечного управления 36, через тяги 37 и 38 трехплечие качалки 25, наклоняя кольца управления 23 и 24 автоматов перекоса 12 и 14, осуществляется продольно-поперечное управление беспилотным вертолетом (т.е. осуществляется управление циклическим шагом лопастей).
Контроллер общего шага 54 принимает данные от бортового контроллера приводов 56. Сервоприводом общего шага 39, через тягу 40, механизм общего и дифференциального шага 41, качалки 42 и 43, ползун 34, тяги 29, ползуны 27 и 28, обоих автоматов перекоса 12 и 14, перемещаются в одном направлении одновременно вверх или вниз, осуществляя через тяги 19, 20 и осевые шарниры 21, 22 управление общим шагом несущих винтов (вертолет взлетает или снижается).
Контроллер путевого управления 53 принимает данные от бортового контроллера приводов 56. Сервоприводом путевого управления 44, действуя через тягу 45, качалку 46, тягу 47, перекашивается качалка 48, в результате рычаги 42 и 43 перемещают ползуны 27 и 28 автоматов перекоса 12, 14 в противоположных направлениях - один ползун вверх, другой вниз. Таким образом, на одном винте шаг увеличивается - увеличивается и подъемная сила, на другом винте шаг уменьшается - уменьшается подъемная сила. Суммарная подъемная сила не изменяется, но, в результате не скомпенсированных реактивных моментов у несущих винтов, вертолет разворачивается вправо или влево, т.е. осуществляется управление дифференциальным шагом.
С увеличением скорости горизонтального полета беспилотного вертолета, оператор наземного пункта управления 64 дистанционно, например, после достижения определенной скорости, через контроллер 55 и сервопривод 49 дифференциального управления циклическим шагом, поворачивает на оси 50 качалку 51, перемещая параллельно самой себе качалку 25 в канале поперечного управления, осуществляя наклон навстречу друг другу, кинематически не связанных между собой верхнего и нижнего автоматов перекоса 12 и 14, таким образом, увеличивая углы атаки на лопасти несущего винта на азимуте, где они идут навстречу набегающему потоку воздуха и уменьшая углы атаки на азимуте отступающих лопастей, то есть, осуществляется дифференциальное управление циклическим шагом несущих винтов (см. Патент РФ №2662621 от 14.08.2017).
На рисунке фиг. 2 показана система управления беспилотного вертолета. Система управления беспилотного вертолета состоит из комплекса бортового оборудования (КБО) 57 и наземного пункта управления (НПУ) 64. КБО 57 содержит бортовые датчики 58, блок приема-передачи управляющих сигналов 59, бортовую вычислительную систему (БВС) 60, оптико-электронную систему (ОЭС) 61, систему связи 62, пилотажно-навигационный комплекс 63 и КСВ 1.
По команде оператора НПУ 64 с автоматизированного рабочего места и средств связи, с использованием КБО 57 включается турбовальный двигатель вертолета (на чертеже не показано).
Беспилотный вертолет с использованием КБО 57 и КСВ 1 совершает вертикальный и горизонтальный полет по заданному маршруту (на чертеже не показано).
Управление беспилотным вертолетом в пространстве осуществляется оператором НПУ 64 по каналам связи с применением ОЭС 61, путем визуального наблюдения и КСВ 1. Команды управления НПУ 64 передаются от системы связи 62, через блок приема-передачи управляющих сигналов 59 и БВС 60 на бортовой контролер приводов 56 КСВ 1.
Таким образом, созданием системы дистанционного управления, которая повышает функциональность колонки соосного винта для дистанционного управления полетом соосного беспилотного вертолета, решается задача полезной модели.
Опытный образец КСВ 1 был изготовлен. Испытания показали, что он соответствует всем заявленным характеристикам.