ПРИВОДНОЕ УСТРОЙСТВО, ПРЕДНАЗНАЧЕННОЕ ДЛЯ ПРИВЕДЕНИЯ В ДЕЙСТВИЕ ПЕРВОГО И ВТОРОГО ПОДЪЕМНЫХ НЕСУЩИХ ВИНТОВ ВИНТОКРЫЛОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА, ИМЕЮЩЕГО ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЕ СПАРЕННЫЕ НЕСУЩИЕ ВИНТЫ
DEVICE TO DRIVE ROTORCRAFT TWIN FIRST AND SECOND ROTORS

Настоящее устройство относится к приводному устройству, предназначенному для приведения в действие первого и второго подъемных несущих винтов винтокрылого летательного аппарата, имеющего последовательные спаренные несущие винты.
Летательный аппарат может быть предусмотрен с двумя подъемными несущими винтами, которые обеспечивают его как подъемным, так и тяговым усилием. В винтокрылом летательном аппарате эти два ротора могут быть размещены один за другим вдоль продольной оси указанного винтокрылого летательного аппарата, причем такой летательный аппарат называют винтокрылым летательным аппаратом, имеющим последовательные спаренные несущие винты. Следовательно, каждый несущий винт винтокрылого летательного аппарата, имеющего спаренные несущие винты, приводится в действие посредством соответствующей основной коробкой передач (MGB). Основные коробки передач, приводимые в действие посредством соответствующей силовой установки, служат для уменьшения скорости вращения между источником мощности и несущим винтом, благодаря передаточному числу порядка 10-100.
Каждый несущий винт содержит множество лопастей, закрепленных на ступице и дающих возможность винтокрылому летательному аппарату обеспечивать подъемное и тяговое усилие. Тем не менее, при вращении, несущий винт, приводимый в движение посредством коробки передач, подвергает винтокрылый летательный аппарат воздействию высокого уровня вращающего момента в отклонение от направления движения. В винтокрылом летательном аппарате с одним несущим винтом этому вращающему моменту, как правило, противодействует рулевой винт, расположенный на заднем конце хвостовой балки.
В винтокрылом летательном аппарате, имеющем последовательные спаренные несущие винты, первый и второй подъемные несущие винты, как правило, являются воздушными винтами противоположного вращения, так что вращающий момент отклонения от направления движения, генерируемый в одном направлении первым несущим винтом, либо сильно уменьшается, либо полностью аннулируется вращающим моментом отклонения от направления движения, генерируемым в противоположном направлении вторым несущим винтом. Таким образом, комбинированный эффект вращающего момента отклонения от направления движения обоих несущих винтов дает возможность винтокрылому летательному аппарату стабилизироваться относительно оси рыскания, обеспечивая полет по прямой линии без ветра.
Во время вращения каждого из несущих винтов винтокрылого летательного аппарата, имеющего последовательные спаренные несущие винты, лопасти несущих винтов выполняют круговое движение, описывающее соответствующие поверхности, которые называют «дисками несущих винтов». Если несущие винты не разнесены друг от друга на достаточное расстояние, то лопасти первого несущего винта могут столкнуться с лопастями второго несущего винта, вызывая в соответствии с этим их разрушение, и, следовательно, вызывая разрушение винтокрылого летательного аппарата.
Таким образом, очевидно логичным является разнесение первого и второго несущих винтов друг от друга. Тем не менее, на практике очень трудно поддерживать несущие винты достаточно далеко друг от друга для предотвращения какого-либо инцидента.
Чтобы сделать это будет необходимо увеличить размер фюзеляжа винтокрылого летательного аппарата, делая в соответствии с этим винтокрылый летательный аппарат тяжелее. Следовательно, для компенсации увеличения массы винтокрылого летательного аппарата было бы адекватным установить силовую установку больше мощности и увеличить площадь поверхности лопастей каждого несущего винта для увеличения их подъемной силы.
Если разнесение несущих винтов не представляется возможным, то можно предусмотреть смещение первого несущего винта в вертикальном направлении относительно второго несущего винта. Необходимо контролировать, чтобы первый и второй несущие винты были, в общем, вертикально смещены друг от друга по аэродинамическим причинам. Тем не менее, поскольку диски несущих винтов могут наклоняться для маневрирования винтокрылого летательного аппарата, практически не представляется возможным смещение первого и второго несущего винтов достаточно далеко в вертикальном направлении, чтобы избежать какого-либо риска интерференции между их лопастями.
Следовательно, в винтокрылом летательном аппарате, имеющем последовательные спаренные несущие винты, несущие винты не находятся достаточно далеко, либо в продольном, либо в вертикальном направлении, чтобы гарантировать отсутствие интерференции между дисками несущих винтов, если не предприняты соответствующие предосторожности. Следовательно, первая и вторая основные коробки передач взаимно соединяются посредством механических связей, которые дают возможность синхронизации скоростей вращения несущих винтов так, чтобы гарантировать отсутствие столкновения лопастей друг с другом. Тогда говорят, что лопасти «сопряжены», поскольку вращающиеся лопасти первого несущего винта имеют постоянный фазовый сдвиг по азимуту относительно вращающихся лопастей второго несущего винта.
Термин «приводная система» используют ниже для обозначения всех вращающихся частей, расположенных между силовой установкой и лопастями первого и второго несущих винтов.
В таких условиях и для несущих винтов, имеющих синхронизированные скорости вращения, известны различные решения обеспечения связи между первой и второй основными коробками передач винтокрылого летательного аппарата, имеющего последовательные спаренные несущие винты.
Первое решение реализовано в документе US 2002/104922 на винтокрылом летательном аппарате, который имеет четыре несущих винта. Трансмиссионный вал, имеющий первый и второй концы вдоль его продольной оси, приводится в действие посредством двигателя. Первый и второй концы трансмиссионного вала приводят в действие одновременно и соответственно первую и вторую основные коробки передач, причем каждая основная коробка передач одновременно приводит в действие два несущих винта.
Первое решение дает возможность достижения очень хорошей механической синхронизации между несущими винтами, так что лопасти каждого несущего винта не могут приходить в столкновение. Тем не менее, при разрушении трансмиссионного вала, по меньшей мере, один несущий винт не будет приводиться в действие и это приведет к катастрофе для винтокрылого летательного аппарата. Кроме того, если двигатель останавливается, то приводная система более не приводится в действие, и это также может привести к катастрофе для винтокрылого летательного аппарата.
Второе решение приведено в документе US 6065718, в котором описан винтокрылый летательный аппарат, имеющий первый и второй механические узлы. Первый и второй механические узлы содержат соответствующие первый и второй двигатели, приводящие в действие первый и второй несущие винты через посредство первого и второго трансмиссионных рабочих органов. Два трансмиссионных рабочих органа соединены вместе посредством трансмиссионного вала, служащего для синхронизации ((прим. пер.) в оригинале текста описания заявки на английском языке, вероятно, ошибочно пропущено слово «вращения») первого и второго несущих винтов. Таким образом, это второе решение дает возможность несущим винтам синхронизироваться так, чтобы не было риска столкновения лопастей между собой. Тем не менее, для этого второго решения кажутся присущими вышеупомянутые недостатки.
Несмотря на вышеупомянутые недостатки, использование одного трансмиссионного вала не делает возможным соответствие с техническими требованиями сертификации, которые требуются организациями, которые выпускают сертификаты летной годности для гражданского летательного аппарата. Это замечание частично объясняет, почему известные винтокрылые летательные аппараты являются военными винтокрылыми летательными аппаратами, поскольку они не подчиняются гражданским стандартам, которые являются строгими в отношение безопасности.
Третье решение, подробно описанное в документе US 4976669, включает в себя винтокрылый летательный аппарат, имеющий два несущих винта, приводимых в действие двигателем, посредством набора зубчатых передач вместо трансмиссионного вала. Не только синхронизируя несущие винты так, чтобы гарантировать то, что лопасти не касаются друг друга, зубчатые передачи улучшают надежность, с которой передается мощность. Однако зубчатые передачи обязательно должны обеспечиваться большим количеством смазки, например, масла, для гарантии их работы без заклинивания. Кроме того, поскольку расстояние между первым и вторым несущими винтами может быть большим, третье решение требует большого числа зубчатых передач, что может оказаться очень невыгодным в отношении массы и надежности винтокрылого летательного аппарата при большом числе компонентов.
Кроме того, для оптимизации надежности такой трансмиссии представляет интерес увеличение жесткости приводного устройства. В частности, в документе US 6364249 В1 описано размещение силовой установки относительно трансмиссионного рабочего органа винтокрылого летательного аппарата, причем силовая установка и трансмиссия заключены в защитный корпус трансмиссионного рабочего органа. Таким образом, узел, содержащий силовую установку и трансмиссионный рабочий орган, выгоден с точки зрения жесткости корпуса трансмиссионного рабочего органа.
Настоящее изобретение ищет способ устранения недостатков, относящихся к первым трем вышеупомянутым решениям, гарантируя в то же самое время безопасность и надежность работы, а также технические характеристики винтокрылого летательного аппарата, имеющего спаренные несущие винты так, чтобы дать возможным его сертификации для гражданского использования.
В конечном счете, настоящее изобретение относится к приводному устройству, предназначенному для приведения в действие первого и второго подъемных несущих винтов винтокрылого летательного аппарата, имеющего спаренные несущие винты, причем указанное устройство предусмотрено с первой и второй основными коробками передач соответственно, обеспеченными с первым и вторым трансмиссионными рабочими органами, пригодными для приведения указанных первого и второго несущих винтов во вращение, причем указанное приводное устройство включает в себя, по меньшей мере, один двигатель для приведения в действие указанных первого и второго трансмиссионных рабочих органов.
Настоящее изобретение замечательно в том отношении, что приводное устройство включает в себя связное средство, предусмотренное с первым и вторым трансмиссионными валами для синхронизации указанных первого и второго трансмиссионных рабочих органов, причем указанная первая основная коробка передач предусмотрена с первым сумматором мощности, во-первых, сопрягающимся с указанным первым трансмиссионным рабочим органом, и, во-вторых, механически связанным с указанным первым трансмиссионным валом и указанным вторым трансмиссионным валом, а указанная вторая основная коробка передач предусмотрена со вторым сумматором мощности, во-первых, сопрягающимся с указанным вторым трансмиссионным рабочим органом, и, во-вторых, механически связанным с указанным первым трансмиссионным валом и с указанным вторым трансмиссионным валом.
Следовательно, первый трансмиссионный вал связан через посредство его первого и второго концов, соответственно, с первым и вторым сумматорами мощности. Аналогичным образом, второй трансмиссионный вал связан через посредство его первого и второго концов, соответственно, с первым и вторым сумматорами мощности.
Таким образом, первый и второй сумматоры мощности синхронизируются через посредство первого и второго трансмиссионных валов. Подобное применимо, естественно, к первому и второму трансмиссионным рабочим органам, и, таким образом, к первому и второму несущим винтам.
Таким образом, настоящее изобретение идет против существующих предрассудков, в соответствии с которыми несущие винты винтокрылого летательного аппарата, имеющего спаренные несущие винты, могут быть синхронизированы только посредством одного вала.
В противоположность этому, настоящее изобретение представляет новое решение, дающее возможность использования двух трансмиссионных валов так, чтобы удовлетворять требованиям сертификации, в частности требований в отношении безопасности, причем если один из трансмиссионных валов разрушается, то катастрофы больше не случается.
В противоположность тому, что можно подумать, реализация первого и второго трансмиссионных валов не ведет к недопустимому увеличению в массе и использованию чрезмерного пространства, и, кроме того, это не ведет к значительным нарушениям нормального режима, поскольку, например, первый и второй трансмиссионные валы не дают увеличения вредной вибрации.
Как описано ниже, настоящее изобретение делает возможным использование трансмиссионных валов небольших размеров, причем валы лучше оптимизируются как функция числа и положений двигателей, чем в случае одинарных трансмиссионных валов, предлагаемых на известном уровне техники, делая в соответствии с этим возможным, в частности, оптимизацию массы и размера первого и второго трансмиссионных валов.
Кроме того, приводное устройство включает в себя одну или более из следующих дополнительных характеристик.
По меньшей мере, один трансмиссионный вал предпочтительно содержит множество сегментов.
Таким образом, проще адаптироваться к конфигурации винтокрылого летательного аппарата, можно, например, для каждого трансмиссионного вала содержать два сегмента, которые не являются соосными, представляя угол между собой, и которые механически связаны вместе стандартными средствами.
Например, если трансмиссионный вал является валом сверхкритического типа, то он может содержать два или три сегмента, причем каждый предусмотрен с соответствующим амортизатором.
В отличие, можно обеспечивать большее число сегментов, при использовании вала субкритического типа.
Помимо всего прочего, если трансмиссионный вал разрушится, в то время как он приводится во вращение посредством сумматора мощности, то нет риска повреждения окружающих элементов.
Таким образом, в первом варианте осуществления приводные средства включают в себя удерживающие средства для удерживания, по меньшей мере, одного трансмиссионного вала.
Например, удерживающие средства могут содержать множество подшипников, распределенных вдоль первого трансмиссионного вала. Подобным образом, другие удерживающие средства могут иметь подшипники для удерживания второго трансмиссионного вала по месту.
Во втором варианте осуществления приводное устройство включает в себя, по меньшей мере, одну систему аварийного расцепления, которая является реверсируемой, причем каждая система аварийного расцепления предусмотрена с механическим узлом, размещенным между одним концом трансмиссионного вала и соответствующим (связанным) сумматором мощности для обеспечения механической связи указанного трансмиссионного вала с указанным сумматором мощности в соединенном режиме работы.
Необходимо отметить, что приводное устройство находится в соединенном режиме работы, когда детали устройства находятся функционально в хорошем состоянии.
Приводное устройство факультативно имеет четыре системы аварийного расцепления, размещенные, соответственно:
между первым концом первого трансмиссионного вала и первым сумматором мощности;
между вторым концом первого трансмиссионного вала и вторым сумматором мощности;
между первым концом второго трансмиссионного вала и первым сумматором мощности; и
между вторым концом второго трансмиссионного вала и вторым сумматором мощности.
Таким образом, при разделении первого трансмиссионного вала, или одного из его сегментов в соответствующем месте на две части, система аварийного расцепления может отсоединить первый трансмиссионный вал от первого и/или сумматора мощности так, чтобы указанные части больше не приводились во вращение. Подобное применимо также ко второму трансмиссионному валу.
Каждый механический узел в таком случае предусмотрен с соединительной муфтой помехи формы и со связующим валом.
Следовательно, система аварийного расцепления может включать в себя блок управления и детекторное средство, например датчик вибраций, для детектирования разрушения трансмиссионного вала, причем блок управления служит, в случае указанного разрушения трансмиссионного вала, для передачи команды механическому узлу, например, через посредство соединительной муфты помехи формы, для аннулирования механической связи трансмиссионного вала с сумматором мощности.
Необходимо отметить, что первый и второй варианты осуществления могут быть скомбинированы.
Кроме того, для приведения в действие первого и второго несущих винтов представляется возможным обеспечение одной или более из следующих характеристик:
по меньшей мере, один двигатель приводит во вращение указанный механический узел системы аварийного расцепления, в соответствии с этим приводя в движение сумматор мощности, с которым указанный механический узел механически связан;
по меньшей мере, один двигатель приводит во вращение сумматор мощности, в соответствии с этим приводя в движение указанные первый и второй трансмиссионные валы; и
по меньшей мере, один двигатель приводит во вращение трансмиссионный вал, в соответствии с этим проводя в движение указанные первый и второй сумматоры мощности.
Помимо всего прочего, по меньшей мере, для одного первого двигателя и, по меньшей мере, одного второго двигателя, приводящего в действие указанные первый и второй трансмиссионные рабочие органы, указанный первый двигатель приводит в движение указанный первый трансмиссионный рабочий орган посредством непосредственного приведения в действие первого механического элемента, содержащего механический узел системы аварийного расцепления, расположенный на первом конце трансмиссионного вала, или указанного первого сумматора мощности, или еще указанного первого трансмиссионного вала, причем указанный второй двигатель приводит в движение указанный второй трансмиссионный рабочий орган посредством непосредственного приведения в действие второго механического элемента, содержащего механический узел системы аварийного расцепления, расположенный на втором конце трансмиссионного вала, или указанного второго сумматора мощности, или еще указанного второго трансмиссионного вала.
Кроме того, по меньшей мере, один двигатель приводит в действие указанные первый и второй трансмиссионные рабочие органы через посредство соответствующего механического элемента, содержащего механический узел системы аварийного расцепления, сумматор мощности или трансмиссионный вал, при этом шестерня понижающей передачи, предусмотренная с обгонной муфтой, размещена между указанным двигателем и указанным механическим элементом.
Таким образом, в первой разновидности, представляется возможным, например, обеспечение первого двигателя, приводящего в действие первую шестерню понижающей передачи, связанную с первым сумматором мощности, и второго двигателя, приводящего в действие вторую шестерню понижающей передачи, связанную со вторым сумматором мощности.
Во второй разновидности первый двигатель приводит в действие первый конец первого трансмиссионного вала, сцепленного с первым сумматором мощности, тогда как второй двигатель приводит в действие первый конец второго трансмиссионного вала, сцепленного с первым сумматором мощности.
В третьем варианте для каждого трансмиссионного вала, содержащего последовательно первый конец, среднюю зону и затем второй конец, первый двигатель приводит в действие первую шестерню понижающей передачи, сцепленную со средней зоной первого вала, а второй двигатель приводит в действие вторую шестерню понижающей передачи, сцепленную со средней зоной второго вала.
Должно быть вполне очевидно, что вышеуказанные комбинации не являются ограничивающими, при этом возможно комбинирование, в частности, второй и третьей разновидности.
По меньшей мере, для одного первого двигателя и, по меньшей мере, одного второго двигателя, приводящих в действие указанные первый и второй трансмиссионные рабочие органы, указанный первый двигатель приводит в движение указанный первый трансмиссионный рабочий орган посредством приведения в действие первого механического элемента, содержащего механический узел системы аварийного расцепления, расположенный на первом конце трансмиссионного вала, или указанный первый сумматор мощности, или еще указанный первый трансмиссионный вал, через посредство первой шестерни понижающей передачи, указанный второй двигатель приводит в движение указанный второй трансмиссионный рабочий орган посредством приведения в действие второго механического элемента, содержащего механический узел системы аварийного расцепления, расположенный на втором конце трансмиссионного вала, или указанный второй сумматор мощности, или еще указанный второй трансмиссионный вал, через посредство второй шестерни понижающей передачи.
В соответствии с дополнительной технической характеристикой, каждая основная коробка передач включает в себя корпус, окружающий его трансмиссионный рабочий орган и его сумматор мощности для придания им жесткости.
Кроме того, поскольку предшествующий трансмиссионный рабочий орган основной коробки передач приводится в действие двигателем через посредство шестерни понижающей передачи, предусмотренной с обгонной муфтой, шестерня понижающей передачи предпочтительно размещена внутри корпуса основной коробки передач, причем в таком случае двигатель прикреплен к указанному корпусу для оптимизации жесткости узла.
Настоящее изобретение и его преимущества представлены более подробно в контексте следующего описания предпочтительных вариантов осуществления, не ограничивающего как-либо отличительный признак и сделанного со ссылкой на сопроводительные чертежи, где
фиг.1 - вид сверху винтокрылого летательного аппарата, имеющего последовательные спаренные несущие винты, для объяснения проблемы;
фиг.2 - схема, иллюстрирующая принцип работы приводного устройства, соответствующего настоящему изобретению;
фиг.3 - принципиальная схема первого варианта осуществления настоящего изобретения;
фиг.4 - принципиальная схема второго варианта осуществления настоящего изобретения;
фиг.5 - принципиальная схема первой разновидности приводного устройства;
фиг.6 - принципиальная схема второй разновидности приводного устройства;
фиг.7 - принципиальная схема третьей разновидности приводного устройства.
На фиг.1 иллюстрируется винтокрылый летательный аппарат 1, имеющий спаренные несущие винты, а более точно - вертолет, имеющий последовательные спаренные несущие винты. Для обеспечения его подъемной и тяговой силой винтокрылый летательный аппарат 1 с последовательными спаренными несущими винтами имеет первый несущий вини 2 и второй несущий винт 3. Первый несущий винт 2 и второй несущий винт 3 являются воздушными винтами противоположного вращения и имеют подобное число лопастей 102 и 103. Лопастям 102 первого несущего винта и лопастям 103 второго несущего винта 3 необходимо «сопряжение» для предупреждения их соударения между собой в полете. Следовательно, первый несущий винт 2 и второй несущий винт 3 необходимо синхронизировать так, чтобы они вращались с одной скоростью вращения. Вполне очевидно, что несовпадение скоростей между этими первым и вторым несущими винтами приведет к прямому контактному взаимодействию между лопастями 102 и 103 первого и второго несущих винтов 2 и 3.
Таким образом, на фиг.2 иллюстрируются элементы приводного устройства D, предназначенного для приведения в действие первого и второго несущих винтов 2 и 3 винтокрылого летательного аппарата 1. Силовая установка 4, предусмотренная с первым и вторым двигателями 41 и 42, приводит в действие первую основную коробку передач 7 и вторую основную коробку передач 8, причем первая и вторая основные коробки передач 7 и 8 соответственно, приводят в действие первый несущий винт 2 и второй несущий винт 3.
Кроме того, первый трансмиссионный вал 5 и второй трансмиссионный вал 6 размещены параллельно между первой основной коробкой 7 передач и второй основной коробкой 8 передач для обеспечения синхронизации вращения первого и второго несущих винтов 2 и 3 так, чтобы лопасти 102 и 103 имели постоянный фазовый сдвиг независимо от их азимутальных углов. Вследствие соединения, в частности, посредством первого и второго трансмиссионных валов 5 и 6, первая и вторая коробки передач 7 и 8 обе вращаются с одной скоростью вращения. Аналогичным образом, первый и второй несущие винты 2 и 3 оба вращаются с одной скорость вращения.
Первая и вторая основные коробки передач 7 и 8 имеют соответствующие первый и второй сумматоры 73 и 83 мощности, суммирующие мощности, развиваемые первым и вторым трансмиссионными валами 5 и 6. Например, предполагается, что первый сумматор 73 мощности и второй сумматор 83 мощности содержат соответствующие шестерни, сопрягающиеся одновременно с первым трансмиссионным валом 5 и со вторым трансмиссионным валом 6.
Таким образом, первый конец 5' первого трансмиссионного вала 5 и первый конец 6' второго трансмиссионного вала 6 сопрягаются с первым сумматором 73 мощности, тогда как второй конец 5'' первого трансмиссионного вала 5 и второй конец 6'' второго трансмиссионного вала 6 сопрягаются со вторым сумматором 83 мощности.
Наличие первого и второго трансмиссионных валов 5 и 6, соединенных параллельно, делает возможным для первого и второго несущих винтов 2 и 3 продолжение синхронизации во вращении в случае разрушения одного или другого трансмиссионных валов 5 или 6. Оставшийся трансмиссионный вал может действовать сам по себе для синхронизации первого и второго несущих винтов 2 и 3.
В противоположность тому, что можно подумать, наличие двух трансмиссионных валов 5 и 6 не приводит к увеличению массы, поскольку первый и второй трансмиссионные валы 5 и 6 могут быть меньшего размера, коль скоро они являются дублирующими.
Тем не менее, если, например, первый трансмиссионный вал 5 разрушится, то различные обломки, являющиеся результатом такого разрушения, могут повредить устройство или фактически заклинить его.
Следовательно, со ссылкой на фиг.3, и в первом варианте осуществления, приводное устройство D имеет первое и второе удерживающие средства 15 и 16 соответственно, предназначенные для удерживания первого и второго трансмиссионных валов 5 и 6.
Каждое из удерживающих средств 15 и 16 содержит множество подшипников 17. Поскольку подшипники распределены в продольном направлении вдоль каждого из трансмиссионных валов 5 и 6, эти подшипники находятся в положении для направления первого и второго трансмиссионных валов 5 и 6 во вращение, даже в случае разрушения так, чтобы содержать указанные валы в предопределенном объеме. На фиг.3 иллюстрируется первый трансмиссионный вал 5 сверхкритического типа.
Этот сверхкритический первый трансмиссионный вал 5 содержит два сегмента 51 и 52, которые соединены посредством стандартных средств 53.
Каждый сегмент первого трансмиссионного вала 5 в таком случае предусмотрен с двумя подшипниками 17 и с амортизатором 54.
В противоположность этому второй трансмиссионный вал 6 является трансмиссионным валом субкритического типа. Этот субкритический второй трансмиссионный вал 6 содержит три сегмента 61, 62 и 63, взаимно соединенные посредством стандартных средств 64. Таким образом, каждый сегмент второго трансмиссионного вала 6 предусмотрен с тремя подшипниками 17.
Чертеж, представленный на фиг.3 приведен, естественно, для иллюстрации. Вместо выполнения трансмиссионных валов разных типов может оказаться предпочтительным использование двух валов одного типа, то есть двух валов, которые являются сверхкритическими или двух валов, которые являются субкритическими.
Со ссылкой на фиг.4, во втором варианте осуществления настоящего изобретения реализована, по меньшей мере, одна система 20 аварийного расцепления.
Таким образом, соответствующая система 20 аварийного расцепления размещена между каждым трансмиссионным валом 5 или 6 и каждым сумматором 73 и 83 мощности. В случае разрушения (отказа) одного из трансмиссионных валов каждая система 20 аварийного расцепления дает возможность отсоединения разрушенного трансмиссионного вала от одного из сумматоров 73 или 83 мощности.
В таком случае каждая система 20 аварийного расцепления содержит механический узел 199, предусмотренный с детекторным средством 201 разрушения, предназначенным для детектирования разрушения соответствующего трансмиссионного вала, с предохранительной муфтой 202, с блоком управления 203 и со связующим валом 204.
В случае разрушения одного из трансмиссионных валов, трансмиссионный вал будет колебаться и генерировать чрезмерную вибрацию. Детекторное средство 201 детектирует эту вибрацию и передает сигнал к блоку 203 управления, который приказывает предохранительной муфте 202 отсоединить разрушенный трансмиссионный вал от связующего вала 204, сопрягающегося с соответствующим сумматором мощности.
Например, когда детекторные средства 201' и 201'' первого трансмиссионного вала 5 детектируют чрезмерную вибрацию, блоки 203' и 203'' управления, связанные с указанным первым трансмиссионным валом 5, дают команду об отсоединении связующих валов 204' и 204'', которые были ранее соединены с первым и вторым концами 5' и 5'' первого трансмиссионного вала 5.
После этого отказавший трансмиссионный вал 5 больше не приводится в действие первым сумматором 73 мощности или вторым сумматором 83 мощности. Таким образом, отсутствует опасности помехи отказавшего вала правильной работе винтокрылого летательного аппарата 1.
Факультативно представляется возможным обеспечение последующего полета с одним трансмиссионным валом, соединяющимся с первым и вторым сумматорами мощности, в условиях ограниченного медленного полета домой.
Если оказывается, что трансмиссионный вал 5 фактически не разрушился, то представляется возможным, предпочтительно, с земли, отдать команду предохранительной муфте 202 повторно соединить трансмиссионный вал 5, который, как предполагалось, отказал, со связующим валом 204.
На фиг.5 иллюстрируется первая разновидность приводного устройства D, соответствующего настоящему изобретению. Первая основная коробка передач 7 содержит первую шестерню 71 понижающей передачи, первый сумматор 73 мощности и первый трансмиссионный рабочий орган 74, причем первая шестерня 71 понижающей передачи включает в себя муфту предотвращения работы с превышением нормальной скорости или обгонную муфту 72.
Аналогичным образом, вторая основная коробка передач 8 содержит вторую шестерню 81 понижающей передачи, второй сумматор 83 мощности и второй трансмиссионный вал 84, причем вторая шестерня 81 понижающей передачи включает в себя вторую обгонную муфту 82.
В этой первой разновидности приводное устройство D предусмотрено с первым двигателем 41, который сопрягается с первой шестерней 71 пониженной передачи, с первым крутящим моментом С1. Первая шестерня 71 понижающей передачи сопрягается с первым сумматором 73 мощности, который, в свою очередь, сопрягается с первым трансмиссионным рабочим органом 74. Таким образом, первый трансмиссионный рабочий орган 74 приводит в действие первый несущий винт 2, причем указанный несущий винт 2 имеет лопасти 102, которые служат для поддержания и тяги винтокрылого летательного аппарата 1.
Первый сумматор 73 мощности также сопрягается с первым и вторым трансмиссионными валами 5 и 6.
Приводное устройство D параллельно предусмотрено со вторым двигателем 42, который сопрягается со второй шестерней 81 пониженной передачи, со вторым крутящим моментом С2. Вторая шестерня 81 пониженной передачи сопрягается со вторым сумматором 83 мощности, который, в свою очередь, сопрягается со вторым трансмиссионным рабочим органом 84. Таким образом, второй трансмиссионный рабочий орган 84 приводит в действие второй несущий винт 3, причем указанный несущий винт 3 имеет лопасти 103, которые служат для обеспечения винтокрылого летательного аппарата 1 подъемной силой, а также силой тяги.
Второй сумматор 83 мощности также сопрягается с первым и вторым трансмиссионными валами 5 и 6, давая возможность механического соединения в соответствии с этим первому и второму сумматорам 73 и 83 мощности так, чтобы лопасти 102 первого несущего винта 2 и лопасти второго несущего винта 3 продолжали сцепляться в азимуте для синхронизации во вращении.
В этой первой разновидности первый трансмиссионный вал и второй трансмиссионный вал 6 являются параллельными и каждый из них подвержен крутящему моменту, имеющему первое значение ΔС/2, где ΔС представляет разность в крутящем моменте между первьм крутящим моментом С1 от первого двигателя 41 и вторым крутящим моментом С2 от второго двигателя 42. Это дает
|ΔС|=|С1-С2|.
Следует отметить, что разность крутящих моментов ΔС изменяется как функция пространственного положения винтокрылого летательного аппарата.
Первый двигатель 41 и второй двигатель 42 имеют одинаковые уровни мощности, так что первое значение ΔС/2 является очень небольшим или даже равным нулю. В первой разновидности первый трансмиссионный вал 5 и второй трансмиссионный вал 6, таким образом, практически ненагружены, когда функционально соединены вместе, то есть пока не отказал какой-либо трансмиссионный вал и не отказал ни один двигатель. Таким образом, первый и второй трансмиссионные валы 5 и 6 могут иметь минимальную массу, нет необходимости в завышении габарита этих трансмиссионных валов.
Кроме того, первая основная коробка 7 передач и вторая основная коробка 8 передач размещены, соответственно, в первом защитном корпусе 75 и втором защитном корпусе 85. В таком случае первый двигатель 41 и второй двигатель 42 соединены, соответственно, с первым защитным корпусом 75 и со вторым защитным корпусом 85.
Первый защитный корпус 75 является очень жестким. Размещение первой основной коробки 7 передач внутри первого защитного корпуса 75 и крепление первого двигателя 41 к первому защитному корпусу 75 дает возможность узлу получать выгоду от жесткости первого защитного корпуса 75, получая в соответствии с этим узел, который является особенно жестким.
Подобным образом, второй защитный корпус 85 является очень жестким. Размещение второй основной коробки 8 передач внутри второго защитного корпуса 85 и крепление второго двигателя 42 ко второму защитному корпусу 85 дает возможность узлу получать выгоду от жесткости второго защитного корпуса 85, чтобы получать узел, который является особенно жестким.
Помимо всего прочего, следует отметить, что преимуществом является установка приводного устройства D с множеством двигателей. Таким образом, если один двигатель выходит из строя 200, то представляется возможным отсоединение его от приводной системы, так что заклинивание второго двигателя 42 не приводит к заклиниванию первого и второго несущих винтов.
Для обеспечения этого, первая обгонная муфта 72 и вторая обгонная муфта размещены, соответственно, на первой шестерне 71 понижающей передачи и на второй шестерне 81 понижающей передачи. Первая обгонная муфта 72 и вторая обгонная муфта 82 служат, соответственно, для обеспечения возможности отсоединения первого двигателя 41 или второго двигателя от остальной приводной системы. Более конкретно, отсоединяется двигатель, который не способен далее передавать движущий крутящий момент для приведения в действие первого несущего винта 2 и второго несущего винта 3.
Эта ситуация может иметь место в случае отказа или фактической остановки двигателя. Тем не менее, устанавливается, что первый двигатель 41 и второй двигатель 42 не могут вращаться строго при одной скорости, первая обгонная муфта 72 и вторая обгонная муфта 82 обеспечивают возможность первому несущему винту 2 и второму несущему винту 3 вращаться с одной скоростью, то есть со скоростью вращения, сообщаемой двигателем, имеющим скорость вращения, которая больше.
Например, допуская, что первый двигатель 41 вращается быстрее второго двигателя 42, первый двигатель 41 приводит во вращение первый и второй несущие винты 2 и 3, тогда как вторая обгонная муфта 82 отсоединяет второй двигатель от остального устройства.
В случае поломки 200 одного из двигателей оставшийся двигатель способен сам приводить в действие первый и второй несущие винты 2 и 3 через посредство первого и второго трансмиссионных валов 5 и 6.
Таким образом, оставшийся двигатель приводит в действие основную коробку передач, которая связана с ним, вместе с другой основной коробкой передач через посредство первого и второго трансмиссионных валов 5 и 6.
В таких условиях каждый из трансмиссионных валов должен быть способным выдерживать максимальный уровень крутящего момента, который эквивалентен половине крутящего момента, передаваемого оставшимся двигателем в аварийных условиях.
Кроме того, приводное устройство D, соответствующее настоящему изобретению, включает в себя первый трансмиссионный вал 5 и второй трансмиссионный вал 6 таким образом, чтобы в случае отказа трансмиссионного вала 6, например разрушения 100, другой трансмиссионный вал 5 гарантировал синхронизацию вращения первого несущего винта 2 и второго несущего винта 3. Однако, благодаря конструкции, первый трансмиссионный вал 5 и второй трансмиссионный вал 6 имеют скорость вращения, которая, в общем, высока вследствие необходимости установки малой массы и эффективной работы, и они предпочтительны из-за технического прогресса.
Тем не менее, в принципе, такие системы, вращающиеся при высокой скорости, являются чувствительными, в частности, к эффектам нарушения балансировки, стандартному источнику вибрации. Таким образом, распределение массы вращающихся частей вокруг оси вращения может дать увеличение эффектов инерции. В таком случае эти эффекты инерции дают увеличение вибрации в опорной конструкции и циклических сил в связях, что побуждает элементы компонентов вращающихся систем разрушаться.
В таких условиях центр инерции не находится больше на оси вращения, которая сама больше не является основной осью инерции.
Естественно, когда массы вращающихся элементов регулярно распределены вокруг оси вращения, результирующие эффекты инерции уравновешиваются: говорят, что элементы сбалансированы.
В противном случае появляется дисбаланс, который соответствует наложению «статического» дисбаланса и «динамического» дисбаланса.
Как результат, появление трещин или разрушение трансмиссионного вала может привести к сильному конструкционному повреждению, которое может вызвать заклинивание других движущихся элементов. По этой причине желательно избегать такого повреждения.
Когда детекторные средства 201 детектируют дисбаланс на одном из трансмиссионных валов, они передают сигнал к блоку 203 управления, который отдает команду предохранительной муфте 202 отсоединить трансмиссионный вал, который имеет дисбаланс. Указанный трансмиссионный вал, следовательно, не приводится во вращение первым сумматором 73 мощности или вторым сумматором 83 мощности. Таким образом, нет риска того, что отказавший вал помешает правильной работе винтокрылого летательного аппарата 1.
Оставшийся вал должен действовать самостоятельно, чтобы синхронизировать первый и второй несущие винты 2 и 3 путем передачи низкого уровня крутящего момента.
Побуждением использования, во-первых, первого двигателя, приводящего в действие первый трансмиссионный рабочий орган, действующий самостоятельно непосредственно или через посредство первой шестерни понижающей передачи для приведения в действие первого механического элемента, содержащего механический узел системы аварийного расцепления, размещенный на первом конце трансмиссионного вала, или первого сумматора мощности или фактически первого трансмиссионного вала, и, во-вторых, второго двигателя, приводящего в действие указанный второй трансмиссионный рабочий орган, действующий самостоятельно непосредственно или через посредство второй шестерни понижающей передачи для приведения в действие второго механического элемента, содержащего механический узел системы аварийного расцепления, размещенный на втором конце трансмиссионного вала, или указанного второго сумматора мощности или даже указанного второго трансмиссионного вала, представляется возможным минимизировать крутящий момент, который необходимо выдерживать указанные первый и второй трансмиссионные валы, даже в случае разрушения одного из трансмиссионных валов или в случае отказа одного из трансмиссионных валов.
На фиг.6 иллюстрируется вторая разновидность приводного устройства D. Эта вторая разновидность подобна первой разновидности, но она имеет другое расположение первого и второго двигателей 41 и 42. В этой второй разновидности первый двигатель 41 и второй двигатель 42 сцепляются, соответственно, со вторыми концами первого и второго трансмиссионных валов 5 и 6, сопрягающихся со вторым сумматором 83 мощности.
В этой второй разновидности первый корпус 75 размещен вокруг основной коробки 7 передач, а второй корпус 85 размещен вокруг основной коробки 8 передач. Второй корпус 85 дополнительно включает в себя первую и вторую шестерни 71 и 81 понижающей передачи. Для того чтобы сделать жесткими все элементы, составляющие приводное устройство D так, чтобы извлечь выгоду из жесткости второго корпуса 85, первый и второй двигатели 41 и 42 прикреплены ко второму корпусу 85.
На фиг.7 иллюстрируется третья разновидность приводного устройства D. Это третья разновидность подобна первой разновидности, но имеет другое расположение двигателей 41 и 42. В этой третьей разновидности первый двигатель 41 и второй двигатель 42 приводят в действие, соответственно, первый трансмиссионный вал 5 и второй трансмиссионный вал 6 через посредство их средних зон 5''' и 6'''.
Первый двигатель 41 сопрягается с первой шестерней 71 понижающей передачи, которая, в свою очередь, приводит в действие первый трансмиссионный вал 5 через посредство его средней зоны 5'''.
Второй двигатель 42 сопрягается со второй шестерней 81 понижающей передачи, которая, в свою очередь, приводит в действие второй трансмиссионный вал 5 через посредство его средней зоны 6'''.
Первый и второй трансмиссионные валы вместе приводят в действие первый и второй сумматоры 73 и 83 мощности. Указанные первый и второй сумматоры 73 и 83 мощности, соответственно, приводят в действие первый и второй трансмиссионные рабочие органы, в свою очередь, соответственно приводящие в действие первый и второй несущие винты 2 и 3.
Необходимо отметить, что первое зубчатое зацепление понижающей передачи имеет прямозубые шестерни, тогда как второе зубчатое зацепление имеет конические шестерни.
Тем не менее, при любых возможных обстоятельствах, для первого и для второго зубчатых зацеплений используют шестерни подобного типа.
Настоящее изобретение может, естественно, различным изменениям в отношении его реализации. Хотя выше описано несколько разновидностей и вариантов осуществления, должно быть вполне очевидно, что не представляется возможным идентифицировать исключительно все возможные разновидности и варианты осуществления. Естественно, возможно предвидеть замену каких-либо описанных средств эквивалентными средствами без выхода, в соответствии с этим, за пределы настоящего изобретения.
В этом отношении, очевидно, например, что некоторые варианты осуществления разновидности могут иметь некоторое число двигателей, больше двух, и могут иметь специальные положения независимо от их числа.
Кроме того, на чертежах иллюстрируется винтокрылый летательный аппарат, имеющий первый и второй несущие винты, которые являются воздушными винтами противоположного вращения.
Тем не менее, эти несущие винты могут вращаться в одном направлении вращения. В таких обстоятельствах оси вращения первого и второго несущих винтов должны иметь соответствующие первый и второй углы относительно вертикальной плоскости, ограниченной осями крена и рыскания винтокрылого летательного аппарата, причем первый и второй углы имеют оппозитные значения.