АВТОМАТ ПЕРЕКОСА "КРАБ" НЕСУЩЕГО ВИНТА ВЕРТОЛЕТА

Полезная модель относится к области вертолетостроения, в частности к конструкции автомата перекоса несущего винта вертолета.
Известен автомат перекоса Б.Н. Юрьева (Фатеев С.С., "Основы конструкции вертолетов", Москва: Военное издательство, 1990 г., стр. 168), где автомат перекоса предназначен для управления величиной и направлением силы тяги несущего винта. Основными частями автомата перекоса являются колонка и тарелка. Колонка включает ползун, с возможностью вертикального перемещения по колонке и втулку несущего винта.
Управление величиной тяги несущего винта осуществляется одновременным и одинаковым для всех лопастей изменением углов установки общего шага.
Направление силы тяги изменяется за счет циклического изменения углов установки лопастей в зависимости от их азимутного положения. Тарелка с помощью подшипника и кардана, образованного наружным и внутренним кольцами, смонтирована на ползуне общего шага и приводится во вращение поводком, соединенным с втулкой несущего винта. Ползун с помощью рычага и тяги перемещается в вертикальном направлении по колонке.
С помощью тяг продольного и поперечного управления и качалок, тарелка может наклоняться в любом направлении относительно оси вращения втулки несущего винта. Перемещение ползуна вместе с тарелкой по колонке, вызывает одинаковое изменение углов установки всех лопастей и соответственно изменение величины силы тяги несущего винта. Наклон тарелки относительно оси вращения втулки несущего винта вызывает циклическое изменение углов установки лопастей относительно среднего значения шага, определяемого положением ползуна. Направление тяги винта определяется направлением наклона тарелки автомата перекоса, Что бы исключить наклон тарелки при перемещении ползуна, качалки тяг продольного и поперечного управления закреплены на ползуне и перемещаются вместе с ним, а тарелка включает тяги продольного и поперечного управления, тяги управления лопастями, поводок, внутреннее кольцо, наружное кольцо, связанные между собой карданным механизмом. Кроме того ползун скреплен с тягой управления общим шагом.
Известен "Автомат перекоса несущего винта вертолета" (Патент RU 2261822, от 22.03.2004 г.), по совокупности признаков данный аналог принят за прототип.
Автомат перекоса несущего винта вертолета, содержащий направляющий стакан жестко закрепленный на неподвижном корпусе редуктора симметрично приводному валу несущего винта вертолета, ползун со сферической наружной поверхностью, установленный на направляющем стакане с возможность линейного перемещения вдоль оси вращения несущего винта, кольцо управления, подвижно установленное на сферической поверхности ползуна и снабженное устройством предотвращения углового перемещения вокруг направляющего стакана, кинематически соединенное посредством сферических подшипников с системой управления общим и циклическим шагом несущего винта, наружное кольцо, установленное на кольце управления с помощью подшипников и связанное с втулкой несущего винта с помощью двухзвенного шлиц-шарнира, одно звено которого шарнирно соединено с вращающейся втулкой несущего винта, а другое посредством сферического подшипника с наружным кольцом, тяги поворота лопастей, закрепленные с помощью сферических подшипников одной стороной с наружным кольцом, а другой с рычагами управления шагом лопастей несущего винта, при этом кольцо управления изготовлено с ушками на концах консолей для кинематического соединения кольца с системой управления общим и циклическим шагом несущего винта с помощью тяг, бустеров и качалок системы управления.
Недостатком устройства, принятого за прототип, является сложность конструкции и наличие тяг, качалок и всей многозвенной цепочки управления общим и циклическим шагом несущего винта, с жесткой схемой компоновки, как на автомате перекоса так и на вертолете его использования, при этом устройство предотвращения углового перемещения кольца управления состоит из значительного числа точных деталей и составляет значительную часть от массы автомата перекоса.
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является усовершенствование конструкции автомата перекоса несущего винта вертолета, путем снижения его веса, упрощение конструкции при заданной жесткости, а также упрощение управления автоматом перекоса как в пилотируемом так и в беспилотном режиме с возможностью применять его на модульных и беспилотных вертолетах.
Данная задача решается за счет того, что заявленный автомат перекоса несущего винта вертолета содержащий направляющий стакан, жестко закрепленный на верхней силовой части вертолета симметрично оси вращения несущего винта вертолета, ползун со сферической наружной поверхностью, установленный на направляющем стакане с возможностью линейного перемещения вдоль оси вращения несущего винта, кольцо управления, подвижно установленное на сферической поверхности ползуна, наружное кольцо, установленное на кольце управления с помощью подшипника качения и связанное с втулкой несущего винта с помощью двухзвенного шлиц-шарнира, одно звено которого шарнирно соединено с вращающейся втулкой несущего винта, а другое посредством сферического подшипника - с наружным кольцом, тяги поворота лопастей, закрепленные с помощью сферических подшипников одной стороной с наружным кольцом, а другой стороной - с лопастями несущего винта, при этом для управления циклическим шагом несущего винта, автомат перекоса снабжен приводом кольца управления, смонтированном на фланце, выполненном на нижней части ползуна, при этом привод содержит не менее трех исполнительных элементов, расположенных на фланце равномерно по окружности симметрично оси вращения несущего винта, при этом исполнительные элементы привода взаимодействуют с нижней частью кольца управления и связанны с задающими - управляющими элементами привода установленными на органе управления циклическим шагом, кроме того ползун кинематически связан со средством управления общим шагом несущего винта.
Для предотвращения поворота ползуна на направляющем стакане, ползун может иметь с внутренней стороны продольный шпоночный паз, взаимодействующий с продольной шпонкой на наружной поверхности направляющего стакана, при этом шпонку зафиксировать штифтом в отверстии в боковой стенке стакана.
Привод кольца управления выполнить гидравлическим, исполнительные элементы которого, должны состоять из нескольких подпружиненных плунжеров, расположенных вертикально в смонтированных во фланце ползуна цилиндрах, при этом верхняя часть плунжеров должна иметь сферическую поверхность, которой плунжеры взаимодействуют с нижней частью кольца управления, выполненной в виде фланца, при этом один исполнительный элемент расположить по продольной оси вертолета, а количество исполнительных элементов привода и их расположение на фланце ползуна должны совпадать с количеством и расположением задающих - управляющих элементов привода выполненных на органе управления в виде ручки управления циклическим шагом несущего винта, причем задающие - управляющие элементы выполнить аналогичными исполнительным элементам привода, при этом каждый элемент привода на фланце ползуна должен иметь гидравлическую связь со своим задающим - управляющим элементом привода на ручке управления, которая также должна иметь фланец с которым взаимодействуют эти элементы, причем фланец на ручке выполнить аналогичным фланцу кольца управления, а ручку управления установить шарнирно с круговой азимутной подвижностью.
Средство управления общим шагом несущего винта, выполнить в виде гидравлического привода, исполнительный элемент которого закрепить к основанию направляющего стакана и он должен содержать гидроцилиндр двухстороннего действия с односторонним штоком, скрепленным с поршнем указанного цилиндра, при этом шток закрепить своей верхней частью в отверстии, выполненном во фланце ползуна, а верхняя штоковая и нижняя части указанного цилиндра должны иметь гидравлическую связь соответственно с верхней штоковой и нижней частями аналогичного цилиндра задающего - управляющего элемента привода, установленного на ручке управления общим шагом несущего винта, которая должна быть установлена шарнирно с возможностью качания в одной плоскости, а в нижней части ручки управления иметь рычаг с вилкой на его конце, которая должна взаимодействовать с поперечным штифтом на штоке цилиндра, задающего - управляющего элемента привода.
Гидравлические связи исполнительных элементов приводов кольца управления и ползуна с задающими - управляющими элементами, должны иметь положительное гидравлическое давление в каждой из них по отношению к атмосферному давлению, при этом каждую гидравлическую связь снабдить регулируемыми пружинными гидравлическими аккумуляторами для установления и поддерживания давления в них, а также датчиками контроля давления.
Все исполнительные элементы приводов кольца управления и ползуна, а также их задающие - управляющие элементы и гидравлические связи между ними заполнить гидравлической жидкостью с минимальным изменением вязкости при температуре -50°C - +50°C.
На сферической наружной поверхности ползуна выполнить кольцевые канавки, в которых установить эластичные элементы в виде колец, выступающих над сферической поверхностью для гашения автоколебаний, кольца управления.
На втулке несущего винта и на боковой поверхности наружного кольца, с противоположной стороны установки на них звеньев шлиц-шарнира закрепить весовые балансиры в виде цилиндрических грузиков для устранения дисбаланса, создаваемого звеньями шлиц-шарнира.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является улучшение весовых и эксплуатационных характеристик автомата перекоса, упрощение конструкции, а также возможность применять его для вертолетов с трансмиссионным и реактивным приводом несущего винта и для вертолетов модульной конструкции, т.к. отсутствие жестких тяг, качалок и рычагов в цепи управления позволяет это сделать, а гибкость и значительное снижение инертности в цепях управления общим и циклическим шагом несущего винта улучшает маневренность вертолета и расширяет возможности в применении новых компоновочных решений при конструировании новых вертолетов, включая беспилотные.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами и схемами, на которых изображено.
На Фиг. 1 - Показан общий вид автомата перекоса, в разрезе по оси вращения несущего винта, а также направляющий стакан, ползун с наружной сферической поверхностью и фланцем, кольцо управления с фланцем, шлиц-шарнир, балансиры, приводы управления общим и циклическим шагом, а также наружное кольцо.
На Фиг. 2 - Сечение А-А согласно Фиг. 1, где показан автомат перекоса, элементы привода управления циклическим шагом, тяги управления лопастями.
На Фиг. 3 - Сечение Б-Б согласно Фиг. 2, где показано расположение элементов привода управления циклическим шагом на фланце ползуна, по отношению к продольной оси вертолета и к оси вращения несущего винта, а также показано крепление штока исполнительного элемента привода управления общим шагом.
На Фиг. 4 - Показана гидравлическая схема привода управления циклическим шагом и его исполнительных элементов, связанных с задающими - управляющими аналогичными элементами на ручке управления циклическим шагом.
На Фиг. 5 - Показана гидравлическая схема привода управления общим шагом несущего винта, его исполнительная часть на автомате перекоса и его задающая - управляющая часть на ручке управления общим шагом.
На Фиг. 6 - Показана фотография: "Автомат перекоса "Краб" несущего винта вертолета".
Вариант осуществления предлагаемого автомата перекоса, показан на примере вертолета с трансмиссионным приводом несущего винта, содержит (Фиг. 1, 2, 3, 6) направляющий стакан 1, жестко закрепленный на верхней силовой части 2 вертолета симметрично оси вращения 4 приводного вала 3 и несущего винта (не показан) вертолета, а также ползун 5 (Фиг. 1; 2; 3) со сферической наружной поверхностью 6, установленный на направляющем стакане 1 с возможностью линейного перемещения вдоль оси 4 вращения несущего винта, а на сферической поверхности 6 ползуна, подвижно, установлено кольцо управления 7, наружное кольцо 8 установлено на кольце управления 7 с помощью подшипника качения 9, при этом подшипник 9 закреплен на кольце управления резьбовым кольцом 10, ввернутым в кольцо управления 7, а на наружном кольце 8 подшипник 9, закреплен резьбовым кольцом 11, ввернутым в указанное наружное кольцо 8. При этом наружное кольцо 8 связано с втулкой 12 несущего винта (не показан) с помощью двухзвенного шлиц-шарнира 13, одно звено 14 которого шарнирно 15 соединено с втулкой 12, а другое звено 16, посредством сферического подшипника 17 и кронштейна 18 соединено с указанным наружным кольцом 8, а тяги 19 (фиг. 2) поворота лопастей (не показаны), закреплены с помощью сферических подшипников 20 и кронштейнов 21 одной стороной с наружным кольцом 8, а другой стороной, тяги 19, соединены с лопастями (не показаны) для управления шагом лопастей.
Ползун 5 имеет на своей нижней части фланец 22, на котором смонтирован привод 23 кольца управления 7 и соответственно управления циклическим шагом, по меньшей мере с тремя исполнительными элементами 24.1, 24.2, 24.3 (Фиг. 1; 2) равномерно расположенными по окружности и симметрично оси вращения 4 несущего винта (Фиг. 3), а нижняя часть кольца управления 7 выполнена ввиде фланца 25 с которым, взаимодействуют подпружиненные 31 плунжеры 30.1, 30.2, 30.3 указанных исполнительных элементов привода 23, при этом для предотвращения поворота ползуна 5 на направляющем стакане 1, ползун имеет с внутренней стороны продольный шпоночный паз 26, взаимодействующий с продольной шпонкой 27 на наружной поверхности стакана 1, с штифтом 28 фиксации шпонки 27 в отверстии 29 в боковой поверхности указанного стакана 1, при этом наружная поверхность направляющего стакана, нижняя поверхность фланца 25 и сферическая поверхность 6 ползуна 5 - смазаны малоиспаряющейся, термостабильной смазкой, например "Силикол" (ТУ 38201149-73).
Привод 23, (Фиг. 1; 4) кольца управления 7 и соответственно управления циклическим шагом, выполнен гидравлическим в виде исполнительных элементов 24.1, 24.2, 24.3 состоящих из нескольких подпружиненных 31 плунжеров 30.1, 30.2, 30.3, расположенных вертикально в установленных во фланце 22 ползуна 5 цилиндрах 32.1, 32.2, 32.3, равномерно расположенных по окружности и симметрично оси вращения 4 несущего винта, а верхняя часть плунжеров имеет сферическую поверхность 33, которой плунжеры взаимодействуют с нижней частью кольца управления 7 выполненной в виде фланца 25, а количество исполнительных элементов 24.1, 24.2, 24.3 привода 23 не менее трех, при этом один из указанных элементов (Фиг. 3) находится на продольной оси вертолета, а количество указанных элементов привода 23 и их расположение на фланце 22 ползуна 5 совпадают с количеством и расположением (Фиг. 4) задающих - управляющих аналогичных элементов 24.1.1, 24.2.2, 24.3.3 привода 23 на органе управления в виде ручки 34 управления циклическим шагом и состоящих из подпружиненных 31 плунжеров 30.1.1, 30.2.2, 30.3.3 установленных в цилиндрах 32.1.1, 32.2.2, 32.3.3, к тому же каждый исполнительный элемент привода 23 на фланце 22 ползуна 5 имеет гидравлическую связь 35.1, 35.2, 35.3 (Фиг. 1; 2; 4) со своим задающим - управляющим элементом привода 23 на ручке управления 34, которая установлена шарнирно 36 с круговой азимутной подвижностью, взаимодействуя с этими элементами своим фланцем 37, выполненного аналогичным фланцу 25 нижней части кольца управления 7.
Для кинематической связи (Фиг. 1; 3) ползуна 5 со средством управления общим шагом несущего винта, во фланце 22 ползуна 5 выполнено отверстие 38, при этом средство управления общим шагом несущего винта, выполнено в виде гидравлического привода 39, исполнительный элемент которого закреплен 40 к основанию 41 направляющего стакана 1 и содержащего гидроцилиндр 42.1 двухстороннего действия с односторонним штоком 43.1, установленный вертикально и имеющий поршень 44.1, а шток 43.1 своей верхней частью 45 закреплен 46 в отверстии 38 во фланце 22 ползуна 5, а верхняя штоковая 47.1 и нижняя 48.1 части цилиндра 42.1, указанного исполнительного элемента, привода 39 имеют (Фиг. 1; 5) гидравлическую связь 49.1, 50.1, соответственно, с верхней штоковой 47.1.1 и нижней 48.1.1 частями аналогичного задающего - управляющего гидроцилиндра 42.1.1 элемента привода 39, на ручке 51 управления общим шагом несущего винта, которая взаимодействует своим рычагом 52, с вилкой 53 на конце указанного рычага, с штоком 43.1.1, скрепленного с поршнем 44.1.1 управляющего - задающего гидроцилиндра 42.1.1, посредством поперечного штифта 54 на указанном штоке.
2
Каждая (Фиг. 1; 4; 5) гидравлическая связь 35.1, 35.2, 35.3 гидравлического привода 23 кольца управления 7 и соответственно управления циклическим шагом несущего винта и каждая гидравлическая связь 49.1, 50.1 гидравлического привода 39 управления общим шагом несущего винта, имеет положительное гидравлическое давление, 0,5-5,0 кг/см, в каждой из них, по отношению к атмосферному давлению, при этом давление в них устанавливается и поддерживается управляемыми пружинными гидро аккумуляторами 55, также каждая указанная гидравлическая связь имеет датчик 56 контроля давления в ней, при этом в зависимости от класса вертолета (легкий, средний, тяжелый), для уменьшения (Фиг. 4; 5) усилия управления на ручке 51 управления общим шагом и на ручке 34 управления циклическим шагом, возможно уменьшение диаметров задающих - управляющих цилиндров 42.1.1 и 32.1.1, 32.2.2, 32.3.3 по отношению к диаметрам исполнительных цилиндров 42.1 и 32.1, 32.2, 32.3, но, при этом рабочие объемы задающих - управляющих цилиндров не могут быть меньше, чем у исполнительных цилиндров.
Все элементы гидравлических приводов управления циклическим шагом 23 и общим шагом 39 несущего винта вертолета и их гидравлические связи заполнены гидравлической жидкостью с минимальным изменением вязкости при температуре -50°C - +50°C, например марки 7-50С-3 (ГОСТ 20734 75), а на наружной сферической поверхности 6 ползуна 5 выполнены кольцевые канавки 57 прямоугольного поперечного профиля в которых установлены эластичные элементы в виде колец 58 круглого поперечного сечения и изготовленные из резины на основе силиконового каучука, например марки ИРП1399 (ТУ 38 103104-72), выступающие над сферической поверхностью 6 на 0,15-0,35 мм, при этом на втулке 12 несущего винта (не показан) и на боковой поверхности наружного кольца 8 автомата перекоса, с противоположной стороны установки на них звеньев 14, 16 шлиц-шарнира 13, закреплены балансиры 59 в виде цилиндрических грузиков.
При этом (Фиг. 4; 5) приводы 23 и 39 и их гидравлические связи, для обеспечения работоспособности, имеются технологические запорные клапана 60 (Фиг. 6) для удаления воздуха во время заправки их гидрожидкостью, а для заправки их гидрожидкостью, имеются заправочные запорные клапана 61, при этом плунжеры 30.1, 30.2, 30.3 в исполнительных элементах 24.1, 24.2, 24.3 привода 23, а также плунжеры 30.1.1, 30.2.2, 30.3.3 в задающих - управляющих элементах 24.1.1, 24.2.2, 24.3.3 привода, подпружинены пружинами 31 для осуществления качественной заправки гидрожидкостью привода 23, когда перед заправкой все плунжеры должны быть поджаты к фланцам 25 и 37. Во всех взаимно-подвижных частях гидроцилиндров приводов 23 и 39 имеются уплотнительные кольца 62, а по крайней мере один исполнительный элемент привода 23, смонтированный на фланце 22 ползуна 5 (Фиг. 3), сориентирован по продольной оси 63 вертолета.
Автомат перекоса несущего винта вертолета работает следующим образом.
Управление общим шагом несущего винта - изменение величины тяги несущего винта путем одновременного изменения угла установки всех лопастей (Фиг. 1; 2, 3; 5) осуществляется осевым, вертикальным перемещением по поверхности направляющего стакана 1 ползуна 5 с наружной сферической поверхностью 6 на которой подвижно установлено кольцо управления 7 и наружное кольцо 8 с помощью подшипника 9, при этом по поверхности направляющего стакана 1, ползун перемещается гидравлическим приводом 39 исполнительная часть которого смонтирована на автомате перекоса (работа привода 39 описана ниже), следующим образом - фланец 22 ползуна 5, посредством отверстия 38 в нем, соединен 46 с верхней частью 45 штока 43.1 скрепленного с поршнем 44.1 находящихся в исполнительном цилиндре 42.1 двухстороннего действия, в свою очередь закрепленного 40 на основании 41 стакана 1, с возможностью вертикального, реверсивного перемещения штока 43.1 с поршнем 44.1 в нем, цилиндре, ручкой 51 управления (Фиг. 5) общим шагом несущего винта вертолета, которой управляется задающий - управляющий гидроцилиндр 42.1.1 выполненный аналогичным исполнительному цилиндру 42.1 и имеющий гидравлическую связь 49.1, 50.1 с ним.
Наклоняя ручку 51 вперед - назад, ручка поднимает или опускает своим рычагом 52 с вилкой 53 на конце рычага шток 43.1.1 с поршнем 44.1.1 посредством взаимодействия вилки 53 с поперечным штифтом 54 на указанном штоке. За счет перемещения гидрожидкости из задающего - управляющего цилиндра 42.1.1 в исполнительный цилиндр 42.1 и обратно, и в зависимости от положения ручки 51, меняется положение поршня 44.1 с штоком 43.1, а шток 43.1 будучи скрепленным с ползуном 5, перемещает его вверх или вниз осуществляя управление общим шагом.
При этом исключен поворот ползуна 5 вокруг направляющего стакана 1, т.к. в ползуне 5, с внутренней стороны, выполнен продольный шпоночный паз 26 которым ползун 5 взаимодействует с продольной неподвижной шпонкой 27 зафиксированной в отверстии 29 стакана 1 штифтом 28, при этом вместе с ползуном 5, перемещается вдоль оси 4 несущего винта, кольцо управления 7 подвижно установленное на сферической наружной поверхности 6. Вместе с кольцом управления 7 перемещается, связанное с ним подшипником качения 9, наружное кольцо 8, вращаемое втулкой 12 несущего винта относительно направляющего стакана 1 посредством двухзвенного шлиц-шарнира 13, звено 14 которого шарнирно 15 соединено с вращающейся втулкой 12, а другое звено 16-посредством сферического подшипника 17 и кронштейна 18 с наружным кольцом 8, при этом звенья 14 и 16, перемещаясь шарнирно в плоскости оси 4, обеспечивают возможность осевого, вертикального перемещения наружного кольца 8.
Подъем или опускание наружного кольца 8 вдоль стакана 1, соответственно вызывает одновременный подъем или опускание тяг 19 управления лопастями несущего винта и одновременный поворот лопастей на один и тот же угол, т.к. тяги 19 скреплены через сферические подшипники 20 и кронштейны 21 с наружным кольцом 8. Так осуществляется управление общим шагом несущего винта.
Привод 39 (Фиг. 1; 3; 5) управления общим шагом несущего винта состоит из исполнительного цилиндра 42.1, установленного на автомате перекоса, и задающего - управляющего цилиндра 42.1.1, установленного на ручке 51 управления общим шагом в кабине пилота - работает следующим образом. Фланец 22 ползуна 5, посредством отверстия 38 в нем соединен с штоком 43.1 с поршнем 44.1 цилиндра 42.1 двухстороннего действия с возможностью реверсивного вертикального перемещения штока 43.1 в указанном цилиндре ручкой 51 управления, которая с помощью рычага 52, вилки 53 и поперечного штифта 54 на штоке 43.1.1 управляет указанным штоком в задающем - управляющем цилиндре 42.1.1. Поднимая или опуская ручкой 51, посредством вилки 53, шток 43.1.1 с поршнем 44.1.1, в цилиндре 42.1.1, вытесняется гидравлическая жидкость, далее жидкость, из штоковой части 47.1.1 или нижней части 48.1.1 цилиндра 42.1.1, жидкость выдавленная с той или иной части указанного цилиндра, поступает по гидравлическим связям 49.1, 50.1 в штоковую часть 47.1 или нижнею часть 48.1 исполнительного цилиндра 42.1. Возникшей разницей давления жидкости на поршень 44.1, его шток 43.1, закрепленный к фланцу 22, поднимает или опускает ползун 5.
При этом всегда, при опускании поршня 44.1.1 в цилиндре 42.1.1 ручкой 51 управления, поршень 44.1 в цилиндре 42.1 поднимается, пропорционально положению ручки 51, поднимая ползун 5 штоком 43.1, а жидкость из его штоковой части 47.1 будет выдавлена в штоковую часть 47.1.1, задающего - управляющего цилиндра 42.1.1, а при подъеме поршня 44.1.1 ручкой 51, жидкость из штоковой части 47.1.1, задающего цилиндра 42.1.1 выдавливается в штоковую часть 47.1 исполнительного цилиндра 42.1, опуская, пропорционально положению ручки 51 ползун 5, скрепленным с ним штоком 43.1, одновременно вытесняя жидкость из нижней части 48.1 цилиндра 42.1 в нижнюю часть цилиндра 42.1.1. При этом наличие в гидравлических связях 49.1 и 50.1, управляемых пружинных гидравлических аккумуляторов 55, всегда сохраняет в них положительное давление, относительно атмосферного с контролем давления датчиками 56, при любой скорости перемещения ручки управления 51 пилотом, предотвращая разрывы потоков жидкости в гидравлических связях 49.1, 50.1 и ее вспенивание, а заправка гидравлических элементов привода 39, управления общим шагом, гидравлической жидкостью, а именно цилиндра 42.1 на автомате перекоса, его связей 49.1 и 50.1, а также управляющего - задающего цилиндра 42.1.1 осуществляется через технологические запорные клапаны 61 с одновременным выпуском воздуха из элементов привода 39 через технологические запорные клапаны 60, при этом перед окончанием заправки, ручку 51 и ползун 5 установить в среднее - исходное положение своих рабочих перемещений.
Управление циклическим шагом несущего винта - направление силы тяги несущего винта изменяется за счет циклического изменения углов установки лопастей в зависимости от их азимутного положения за один оборот винта. Осуществляется управление при помощи органа управления в виде ручки 34 управления циклическим шагом (Фиг. 1; 2; 3; 4), посредством гидравлического привода 23, исполнительные элементы 24.1, 24.2, 24.3 которого смонтированы на автомате перекоса (Фиг. 1; 2; 6), а задающие - управляющие 24.1.1, 24.2.2, 24.3.3 элементы привода (Фиг. 1; 2; 4) находятся на ручке управления 34 и связанные между собой гидравлическими связями 35.1, 35.2, 35.3 (работа привода 23 описана ниже), приводом 23 осуществляется соответствующий наклон плоскости вращения наружного кольца 8 относительно направляющего стакана 1, при этом в зависимости от величины наклона и азимутного положения ручки 34 управления циклическим шагом, привод 23 своими исполнительными элементами 24.1, 24.2, 24.3, смонтированными на фланце 22 ползуна 5 воздействует на нижнею часть кольца управления 7, выполненной виде фланца 25, а именно сферическими поверхностями 33 плунжеров 30.1, 30.2, 30.3, установленных в цилиндры 32.1, 32.2, 32.3 закрепленных во фланце 22 ползуна 5, при этом кольцо управления 7 наклоняется и вместе с ним наклоняется наружное кольцо 8, закрепленное на кольце управления 7 с помощью подшипника качения 9, при этом наклон осуществляется на сферической поверхности 6 ползуна 5 под углом относительно оси 4 вращения несущего винта, пропорционально и в соответствии с азимутным положением ручки 34 управления циклическим шагом, которая имеет фланец 37 выполненный аналогичным фланцу 25 кольца управления 7, которым она, ручка 34, взаимодействует с плунжерами 30.1.1, 30.2.2, 30.3.3 в задающих - управляющих элементах 24.1.1, 24.2.2, 24.3.3 привода 23 и которые имеют гидравлическую связь 35.1, 35.2, 35.3 с исполнительными элементами привода на автомате перекоса.
При наклоне плоскости вращения наружного кольца 8, тяги 19, связанные с лопастями и закрепленные с помощью сферических подшипников 20 и кронштейнов 21 на наружном кольце 8, осуществляют циклическое изменение углов наклона лопастей, при котором угол установки каждой лопасти меняется в зависимости от ее азимутного положения за один оборот винта, т.к. втулка 12 несущего винта и наружное кольцо 8 вращаются синхронно за счет их связи через двухзвенный шлиц-шарнир 13, звено 14 которого шарнирно 15 соединено с вращающейся втулкой 12, а другое звено 16 - посредством сферического подшипника 17 и кронштейна 18 соединено с наружным кольцом 8, при этом звенья 14, 16, а также сферический подшипник 17, перемещаясь шарнирно относительно оси 4, обеспечивают возможность наклона наружного кольца 8 в любом азимутном направлении с сохранением синхронности вращения наружного кольца 8 и втулки 12.
Для исключения циклического автоколебания (биения) кольца управления 7 на сферической (Фиг. 1; 2) поверхности 6 ползуна 5, на этой поверхности, симметрично поперечной оси сферической поверхности 6, выполнены канавки 57 прямоугольного поперечного профиля, а в канавки установлены упругие кольца 58 круглого поперечного сечения, которые, за счет выступания над сферической поверхностью 6, упругодеформируются взаимодействуя с поверхностью кольца управления 7, чем исключается люфт в естественном зазоре скользящей посадки кольца 7 на сферической поверхности 6, а медленный "дрейф" - вращение (один оборот за 200-350 часов рабочего вращения несущего винта) кольца управления 7 вокруг оси 4, на сферической поверхности 6, за счет трения в подшипнике 9 при вращении наружного кольца 8, создает условие для равномерного ресурсного износа поверхности фланца 25 при его взаимодействии со сферическими поверхностями 33 исполнительных плунжеров 30.1, 30.2, 30.3.
Привод 23 (Фиг. 1; 2; 3; 4) кольца управления 7 и соответственно управления циклическим шагом несущего винта состоит из исполнительных элементов 24.1, 24.2, 24.3 смонтированных во фланце 22 ползуна 5 и состоящих из подпружиненных плунжеров 30.1, 30.2, 30.3 установленных в цилиндрах 32.1, 32.2, 32.3, при этом плунжеры имеют на своей верхней части сферическую поверхность 33, которой они осуществляют наклон кольца управления 7 взаимодействуя с его нижней частью выполненной в виде фланца 25, а вместе с ним наклоняют плоскость вращения наружного кольца 8, на подшипнике 9, в зависимости от величины наклона ручки 34 управления, в любом направлении от вертикального положения.
Каждый исполнительный элемент 24.1, 24.2, 24.3, привода 23, на автомате перекоса, имеет гидравлическую связь 35.1, 35.2, 35.3 с задающими - управляющими элементами 24.1.1, 24.2.2, 24.3.3 привода, которые также состоят из цилиндров 32.1.1, 32.2.2, 32.3.3 и установленных в них подпружиненных плунжеров 30.1.1, 30.2.2, 30.3.3, которые своими наружными сферическими поверхностями взаимодействуют с фланцем 37 жестко закрепленного на нижней части ручки управления 34, которая имеет круговую азимутную подвижность в шарнирном креплении 36.
При вертикальном положении ручки 34 управления, она своим фланцем 37 удерживает плунжеры 30.1.1, 30.2.2, 30.3.3 в одинаковом вертикальном положении относительно их цилиндров 32.1.1, 32.2.2, 32.3.3, что позволяет, за счет гидравлических связей, удерживать одинаковый объем жидкости в исполнительных цилиндрах 32.1, 32.2, 32.3 и соответственно плунжеры 30.1, 30.2, 30.3 удерживают кольцо управления 7 в горизонтальном положении за счет их взаимодействия с фланцем 25 кольца управления 7.
Для установки циклического шага несущего винта т.е. наклона кольца управления 7 вместе с наружным кольцом 8, ручку управления 34 пилот отклоняет на необходимую величину и в необходимом направлении. Фланец 37 ручки управления 34, в соответствии с наклоном ручки 34, нажимает, к примеру, на плунжер 30.1.1, при этом фланец 37 пропорционально отходит от плунжеров 30.2.2, 30.3.3 но зазора между этими плунжерами и фланцем 37 не образуется т.к. выдавленный объем жидкости из цилиндра 32.1.1 поступает по связи 35.1 в исполнительный цилиндр 32.1 и поднимая плунжер 30.1 наклоняет кольцо управления 7 взаимодействуя с его фланцем 25, на величину пропорциональную наклону ручки управления 34, одновременно при наклоне кольца управления 7 на сферической поверхности 6, его фланец 25 нажимает на плунжеры 30.2, 30.3, а выдавленная ими жидкость из цилиндров 32.2, 32.3 по связям 35.2 и 35.3 поступает в цилиндры 32.2.2 и 32.3.3 поджимая плунжеры 30.2.2 и 30.3.3 к фланцу 37 ручки 34 управления. Таким образом, наклоняя ручку 34 управления, в любом азимутном направлении, происходит наклон кольца управления 7 и соответственно кинематически связанного с ним через подшипник 9 наружного кольца 8 с закрепленными на нем через сферические подшипники 20 тяг 19 управления лопастями, чем осуществляется управление циклическим шагом несущего винта. При этом наличие в гидравлических связях 35.1, 35.2, 35.3 управляемых пружинных гидравлических аккумуляторов 55, всегда сохраняет в них, связях, положительное давление, относительно атмосферного, при любой скорости перемещения ручки управления 34 пилотом, предотвращая разрывы потоков жидкости в связях и ее вспенивание.
К тому же пружины 31 плунжеров 30.1, 30.2, 30.3 на автомате перекоса и плунжеров 30.1.1, 30.2.2, 30.3.3 на ручке управления 34, обеспечивают поджим плунжеров к фланцу 25 кольца управления 7 и к фланцу 37 ручки управления 34, для обеспечения качественной заправки гидравлической жидкостью цилиндров 32.1, 32.2, 32.3 их связей 35.1,.35.2, 35.3 и цилиндров 32.1.1, 32.2.2, 32.3.3 через технологические запорные клапаны 61, при этом через технологические запорные клапаны 60 происходит удаление воздуха из гидравлических элементов привода 23, а заправка проводится при горизонтальном положении наружного кольца 8, вертикальном положении ручки 34 управления циклическим шагом, т.е. при горизонтальном положении фланца 37 ручки 34 управления циклическим шагом.
На предложенный автомат перекоса несущего винта вертолета, разработана конструкторская документация, изготовлено (Фиг. 6) несколько образцов, которые испытаны на модульном вертолете "Модуль".
Автомат перекоса показал в работе легкое, без инерционное управление общим и циклическим шагом несущего винта и несмотря на простоту конструкции и отсутствие жестких тяг, качалок и рычагов в цепи управления - конструкция показала высокую гибкость и простоту управления общим и циклическим шагом, а также простоту монтажа автомата перекоса и всех элементов управления им, при этом определена возможность использовать, помимо гидравлических и электрические приводы.
Источники информации: FR 2661886, 15.11.1991; RU 2338665, 20.11.2008; RU 2402457, 12.05.2009; US 6394387, 28.05.2002; US 6325326, 04.12.2001; RU 2261822, от 22.03.2004 г. - (прототип).
Устройство и действие статических гидропередач (стр. 46-53, "Гидравлика", Е.З. Рабинович, Москва, "НЕДРА", 1987 г.).
Обеспечение герметичности, надежности и длительного ресурса гидроприводов (стр. 204-209, "Проектирование гидравлических систем машин", Г.М. Иванов, Москва, "Машиностроение", 1992 г.).
Автомат перекоса Б.Н. Юрьева (С.С. Фатеев, "Основы конструкции вертолетов", Москва: Военное издательство, 1990 г., стр. 168) - (аналог).