ВОЗДУШНЫЙ ВИНТ ИЗМЕНЯЕМОГО ШАГА (КРАСНОВ-ВИНТ)
VARIABLE-PITCH AIR SCREW (KRASNOW'S SCREW)

Изобретение относится к области авиации, в частности к воздушным винтам изменяемого шага, преимущественно для сверхлегких летательных аппаратов и мотопланеров.
Известен воздушный винт изменяемого шага [1].
Известен воздушный винт изменяемого шага, включающий размещенные на ступице лопасти, упруго отклоняемые на минимальный шаг и удерживаемые на нем не менее чем одним замком, а также содержащий механизм центробежного регулятора оборотов [2].
Недостатком указанного винта является то, что его конструкция не предусматривает автоматический переход с шага, используемого для взлетного режима работы двигателя, на шаг, используемый на номинальных и крейсерских режимах работы двигателя. Это обстоятельство не позволяет эффективно использовать двигатель на всех этапах полета самолета, а потому вынуждает завышать его мощность и, следовательно, массу. Это утяжеляет самолет, требует увеличения площади крыла и оперения и, следовательно, увеличивает размеры самолета. Недостатком винта [1], в котором механизм центробежного регулятора оборотов размещен не на ступице винта, а на двигателе, является необходимость в маслонасосе высокого давления, а это увеличивает массу двигателя и влечет за собой увеличение размеров летательного аппарата.
Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является уменьшение размеров летательного аппарата.
Поставленная задача решается за счет того, что в воздушном винте изменяемого шага, включающем размещенные на ступице лопасти, упруго отклоняемые на минимальный шаг и удерживаемые на нем не менее чем одним замком, а также содержащем механизм центробежного регулятора оборотов, механизм центробежного регулятора оборотов размещен на ступице, причем замок функционально связан с этим механизмом таким образом, что механизм открывает замок при достижении винтом максимальной скорости вращения, в результате чего под действием упругих сил лопасти устанавливаются на максимальный шаг.
Такое выполнение конструкции воздушного винта позволяет уменьшить размеры летательного аппарата.
Изобретение поясняется конкретным примером его выполнения и прилагаемым чертежом.
На чертеже изображена схема, поясняющая работу воздушного винта изменяемого шага, выполненного согласно предлагаемому изобретению.
Устройство «Воздушный винт изменяемого шага (КРАСНОВ-ВИНТ)» (см. чертеж) включает в себя лопасть 1 с осью 2, шарнирно закрепленную в рукаве 3, жестко связанном с не показанной на чертеже ступицей винта. В рукаве 3 выточена выемка, в которой размещаются рычаг 4 и выступ 5, жестко связанные с осью 2 лопасти 1. Растянутая пружина 6 стремится развернуть лопасть 1 на максимальный шаг. Выступ 5 и защелка 7 в совокупности составляют замок, удерживающий лопасть 1 на минимальном шаге. При этом защелка 7 жестко связана с одним из стержней 8 механизма центробежного регулятора оборотов, в состав которого входят грузики 9 и сжатая пружина 10. Указанный механизм размещен на ступице, не показанной на чертеже.
Устройство «Воздушный винт изменяемого шага (КРАСНОВ-ВИНТ)» (см. чертеж) работает следующим образом. При взлете летательного аппарата рычаг управления двигателем установлен на максимальном режиме, но максимума ни по оборотам, ни по мощности двигатель не развивает, т.к. винт, хотя и удерживается замком из выступа 5 и защелки 7 на минимальном шаге, но по изначальным условиям он является «немного перетяжеленным». По мере увеличения скорости самолета на разбеге увеличивается и скорость вращения винта, т.к. с увеличением скорости самолета уменьшается «затяжеленность» винта. При скорости самолета, соответствующей набору высоты около 10 метров, обороты винта близки к максимальным при близкой к максимальной мощности двигателя. Винт не «легкий» и не «тяжелый». Осуществляется взлетный режим работы двигателя. Продолжающийся рост скорости самолета ведет к дальнейшему «облегчению» винта и дальнейшей его раскрутке. Вместе с ростом оборотов винта растут центробежные силы, действующие на грузики 9 и стремящиеся сжать пружину 10. При максимальных оборотах винта центробежные силы преодолевают силу сопротивления сжатой пружины 10 и защелка 7 выходит из зацепления с выступом 5, т.е. замок, удерживающий лопасть 1 на минимальном шаге, открывается, и лопасть 1 под действием растянутой пружины 6 устанавливается на максимальный шаг. Обороты двигателя снижаются из-за увеличившейся нагрузки винтом. Осуществляется номинальный режим работы двигателя. В дальнейшем винт работает аналогично винту фиксированного шага. Крейсерские режимы осуществляются дросселированием.
Перед полетом, вручную, лопасть 1 устанавливают на замок. Если этого не сделали, то летчик обнаружит это на опробовании двигателя, рулении или стартовой позиции, так как двигатель не разовьет обычной скорости вращения перед разбегом.
Для опробования двигателя на максимальных оборотах при техобслуживании механизм центробежного регулятора оборотов контрят, а шаг винта принудительно устанавливают меньше «штатно минимального» путем установки дистанционного сухаря между выступом 5 и защелкой 7.
Для более стабильного открывания замка в зависимости от числа оборотов винта может оказаться целесообразным использование промежуточного замка, который удерживает подпружиненный ударный грузик. В этом случае центробежный механизм открывает промежуточный замок и освобождает ударный грузик, который набирает скорость под действием пружины, а затем ударяет по защелке основного замка, тем самым открывая его, в результате чего лопасть разворачивается на максимальный шаг.
Вариантом исполнения заявляемого изобретения является совмещение в одном конструктивном узле пружины, устанавливающей лопасть на максимальный шаг, и шарнира, соединяющего лопасть со ступицей. К примеру, лопасть связана со ступицей посредством отрезка тонкостенной трубы, разрезанной по образующей. При этом один конец трубы жестко укреплен на ступице. На другом конце трубы жестко укреплена лопасть, здесь же размещен один из элементов замка, удерживающего лопасть на минимальном шаге. Труба работает на растяжение и изгиб, как неподвижный крепежный элемент, а на кручение - как пружина с небольшим ходом.
Известно техническое решение, в котором роль описанного совмещенного узла выполняет примыкающий к ступице участок лопасти, изготовленной из композиционных материалов [3]. При этом лопасть упруго отклоняется на минимальный шаг с помощью торсиона, размещенного внутри ее.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР № 142155.
2. Авторское свидетельство СССР № 1742123 - ПРОТОТИП.
3. www.airsport.ru/ivoprop