ТРАНСМИССИЯ ВЕРТОЛЕТА
HELICOPTER DRIVETRAIN

Изобретение относится к области авиастроения и может быть использовано в трансмиссиях, преимущественно, легких вертолетов.
Известна трансмиссия вертолета, содержащая двигатель (двигатели), посредством муфт и редуктора связанный с валами несущего винта (винтов) вертолета (Механические передачи вертолетов / Под ред. В.Н. Кестельмана. - М.: Машиностроение, 1983. - 120 с).
Однако известная трансмиссия вертолета является сложной, имеет большие габариты и массу, что исключает ее применение в сверхлегких вертолетах, особенно в летательных аппаратах сосной схемы.
Известна узел главного редуктора трансмиссии вертолета, содержащий корпус, установленный в нем зубчатый венец с размещенными по его периферии опорами качения, связанный с валом винта (Долин В.Н. Конструкция вертолетов. - М.: Машиностроение, 1971, с. 100-118).
Однако известный узел главного редуктора трансмиссии вертолета плохо приспособлен к использованию в легких вертолетах, имеет большую массу, сложную конструкцию и низкую надежность при малом ресурсе.
Известна кулачковая муфта с гидравлическим управлением, содержащая кулачковую полумуфту, жестко связанную с валом редуктора и подвижную в осевом направлении полумуфту, перемещение которой осуществляется гидравлической системой (Патент №2155889 RU. Опубл. 10.09.2000 г. ).
Однако известная кулачковая муфта имеет большую массу, невозможность синхронизации полумуфт в условиях вращения при включении, что затрудняет его применение в летательных аппаратах в периоды неустановившегося движения - в режимах запуска, прогрева двигателя, выхода на рабочий режим и в случаях полета в режиме авторотации при отказе двигателя.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности трансмиссии вертолета в периоды неустановившегося движения - в режимах запуска, прогрева двигателя, выхода на рабочий (полетный) режим и в случае полета в режиме авторотации при отказе двигателя.
Поставленная задача решается тем, что трансмиссия вертолета содержит двигатель, посредством муфты своим валом соединенный с ведущим валом редуктора, кинематически связанным с валом несущего винта вертолета, со ступицей винта, несущего шарнирно связанные с ней лопасти с комелями, снабженными поводками для связи с автоматом перекоса посредством управляющих шагом лопастей звеньев, в которой вал двигателя соединен с полумуфтой, имеющей пазы, выполненные с криволинейными стенками и расположенные параллельно ее оси, в которых расположены пакеты, составленные из плоских пружин, связанные с ведомой полумуфтой, соединенной с возможностью свободного относительного вращения с ведущим валом редуктора, жестко соединенным с барабаном, храповым колесом, выполненным на его внутреннем торце, зубья которого расположены с возможностью зацепления с аналогичными зубьями, выполненными на буксе, связанной с ведомой полумуфтой цилиндрическим шлицевым соединением и имеющей проточку, причем на внешней цилиндрической поверхности размещено водило с осевыми пазами, в которых расположены соответствующие зубья буксы в виде шпонок, в упомянутом водили выполнен внутренний пустотелый цилиндрический выступ, наружная поверхность которого оснащена кольцевым гребнем, кроме того, на наружной поверхности расположены колодки с проточками для гребня, снабженные на наружной поверхности осевыми пазами, имеющие возможность контакта с зубьями вилки, связанными жестко с водилом, а между названными зубьями вилки и пазами колодок установлены пружины дугообразной формы, кроме того, между водилом и буксой установлены пружины, имеющие возможность опоры на соответствующие торцы водила и буксы.
Настоящее изобретение поясняют подробным описанием и чертежами, на которых:
Фиг. 1 - показан общий вид трансмиссии вертолета с частичным разрезом, согласно изобретению;
Фиг. 2 - характеризует вид сверху, то же что и на фиг 1;
Фиг. 3 - приведен разрез вертикальной плоскостью А-А, то же что и на фиг. 1;
Фиг. 4 - иллюстрирует разрез продольной плоскостью Б-Б в увеличенном масштабе, то же что и на фиг 2.
Трансмиссия вертолета содержит двигатель 1, соединенный своим валом 2 с муфтой, образованной полумуфтой 3, пакетами плоских пружин 4, входящими в профилированные пазы В полумуфты 3 и связанными с полумуфтой 5 (Фиг. 1, 2).
Полумуфта 5 расположена с возможностью вращения на ведущем валу 6 редуктора 7. Вал 6 жестко связан с барабаном 8, во внутренней полости которого расположено храповое колесо 9. На внешней цилиндрической поверхности полумуфты 5 выполнены зубья, образующие подвижное зубчатое (шлицевое) соединение с буксой 10, которая снабжена храповым колесом (слева по чертежу) и кольцевой проточкой справа. Между заплечиком буксы 10 и водилом 11 установлены пружины 12 (Фиг. 4). Кроме того, шпонка 14 соединена с буксой 10 посредством водила 11.
Водило 11 снабжено внутренним выступом в виде цилиндра с кольцевым гребнем Г на его наружной поверхности, который имеет возможность контакта с колодками 15 (Фиг. 3, 4). Последние придавлены к наружной поверхности указанного выступа посредством пружин 16, в форме дуги, касающихся внутренних поверхностей вилок Д, выполненных заодно с водилом 11. Причем указанные вилки расположены в соответствующих пазах Е колодок 15 и сопряжены с ними своими боковыми поверхностями.
Вал несущего винта 17 соединен с втулкой несущего винта 18, в подшипниках которой размещены комели 19, снабженные поводками 20 и связанные с лопастями 21 (Фиг. 1, 2). Поводки 20 шарнирно звеньями соединены со звеньями 22, соединенными также с ротором автомата перекоса 23. Якорь 24 автомата перекоса установлен на сферической поверхности ползуна 25 с возможностью перемещения вдоль вала несущего винта 17. Ползун 25 шарнирно связан с двуплечим рычагом 26, который соединен с тягой управления шагом 22, дифференциальный шаг может быть задан тягами 28 и 29, шарнирно соединенными с якорем 24 автомата перекоса. Букса 10 соединена со скобой 30, установленной с возможностью перемещения по стеблю 31, связанному с корпусом вертолета, своим зубом зацепленной с зубом качалки 32, соединенной со штоком 33. На корпусе вертолета размещены датчики 34 и 35 для регистрации частот вращения водила 11 и барабана 8. Звеньями 36 и 37 шарнирно соединенными друг с другом, а также с ротором 23 и с валом несущего винта 17 образован синхронизирующий шлиц-шарнир.
Работает трансмиссия вертолета следующим образом.
Запуск и прогрев двигателя 1 производится при малой частоте вращения его вала 2, который посредством муфты переменной жесткости, образованной пакетами плоских пружин 4, входящими в профилированные пазы полумуфты 3, вращает полумуфту 5. Последняя через шлицевое соединение приводит во вращение водило 11, своими вилками воздействующее на колодки 15, которые при малой частоте вращения не преодолевают сопротивление пружин 16. Букса 10 находится в правом (по чертежу) положении и зубья храповых колес расцеплены. При увеличении частоты вращения вала 2 двигателя 1 колодки 15 входят во фрикционный контакт с внутренней поверхностью барабана 8, возникающий момент трения через редуктор 7 передается на вал несущего винта 17 и он начинает вращаться. Дальнейшее увеличение частоты вращения вала 2 увеличивает момент трения пропорционально второй степени (квадрату) частоты и достигает значения, при котором частоты вращения барабана 8 и водила 11 совпадут. Это фиксируется датчиками 34 и 35 для регистрации частот вращения, которые подают сигнал, после чего срабатывает устройство управления штоком 33 (на чертеже не показано). Устройство управления штоком 33 через качалку 32 освобождает скобу 30. При этом пружины 12 перемещают буксу 10 влево, и зубья храповых колес входят в зацепление. Крутящий момент вала двигателя непосредственно передается с ведущего вала 6 редуктора и трансмиссия приходит в состояние готовности к полету.
При отказе двигателя в полете его вал 2 останавливается, храповые колеса расцепляются, и лопасти 21 несущего винта переходят в режим авторотации. Подобно основному режиму полета, управление основным шагом и дифференциальным шагом лопастей осуществляется через подводки 20 и звенья 22 автоматом перекоса. Ротор 23 последнего управляется тягами 28 и 29 через якорь 24. Шаг зависит от положения двуплечего рычага 26, управляемого посредством тяги 27.
Во всех режимах звенья 26 и 27, образующие шлиц шарнир, согласуют частоты вращения вала несущего винта 17 и ротора 23 автомата перекоса.
Возможность появления крутильного резонанса устраняется в соединении вала двигателя 2 и полумуфты 5 переменной крутильной жесткостью, поскольку при увеличении амплитуды колебаний пакеты пружин 4 меняют длину за счет контакта с профилированными пазами полумуфты 3 и их изгибная жесткость увеличивается, что влечет за собой увеличение собственной частоты крутильных колебаний, и муфта автоматически выходит из резонанса.
Предложенная трансмиссия вертолета повышает надежность вертолета в периоды неустановившегося движения - в режимах запуска, прогрева двигателя, выхода на рабочий (полетный) режим и в случае полета в режиме авторотации при отказе двигателя.