СООСНАЯ СИСТЕМА НЕСУЩИХ ВИНТОВ ВЕРТОЛЕТА

Полезная модель «Соосная система несущих винтов вертолета» относится к авиационной технике, в частности к конструкции вертолета с соосными винтами и системы управления этими винтами, которое позволяет устанавливать надвтулочное оборудование выдвигаемое вверх с возможностью его поворота вокруг оси вращения несущего винта.
В конструкции вертолета применен совмещенный узел, содержащий редуктор, автомат перекоса, устройство управления дифференциальным шагом установки лопастей несущих винтов, валы соосных несущих винтов и устройство для размещения надвтулочного оборудования.
Для осуществления установки надвтулочного оборудования совмещенный узел снабжен неподвижной опорной трубой, проходящей внутри редуктора и вала верхнего несущего винта, которая нижним концом жестко закреплена к корпусу редуктора.
Внутри опорной трубы размещается подъемное устройство с надвтоулочным оборудованием.
Внутри вала верхнего несущего винта с увеличенным диаметром размещены внутренняя тарелка автомата перекоса, устройство дифференциального управления шагом лопастей и тяги управления.
Снаружи вала верхнего винта между двумя несущими винтами расположена внешняя тарелка автомата перекоса внешнее кольцо которой кинематически связано с тягами управления идущими к поводкам лопастей нижнего несущего винта. Внутреннее кольцо внешней тарелки автомата перекоса жестко соединено с внешним кольцом внутренней тарелки автомата перекоса штырями, проходящими сквозь прорези вала верхнего винта. В свою очередь внешнее кольцо внутренней тарелки автомата перекоса кинематически связано внутренними тягами с дифференциальными рычагами. Дифференциальные рычаги проходящими через прорези в вале верхнего несущего винта кинематически связаны с тягами управления идущими к поводкам лопастей верхнего несущего винта.
Тяги управления автоматом перекоса и дифференциальным устройством проходят между неподвижной опорной трубой и валом верхнего соосного несущего винта.
Ползун внутренней тарелки автомата перекоса расположен на ползуне дифференциального устройства. Оба ползуна перемещаются независимо друг от друга вдоль неподвижной опорной трубы и не совершают вращательного движения вокруг опорной трубы.
Предлагаемая конструкция совмещенного узла позволяет применить выдвигаемое на штанге надвтулочное оборудование полностью используя все внутреннее пространство опорной трубы предназначеное для подведения всевозможных коммуникаций к надвтулочному оборудованию.
Такая конструкция совмещенного узла полностью пространственно разделяет систему управления углами установки лопастей несущего винта от системы надвтулочного оборудования с собственными системами управления и коммуникациями.
Расположение автомата перекоса и устройства дифференциального управления углами установки лопастей соосного несущего винта между несущими винтами позволяет уменьшить строительную высоту вертолета с сосной несущей системой, а возможность выдвижения вверх надвтулочного оборудования в процессе его применения расширяет возможность применения определенного оборудования, например, радиолокационной антенны или оптического оборудования для визуального наблюдения и разведки.
Известны вертолеты с соосными винтами конструктора Камова Николая Ильина (http://coollib.com/b/252552/read), но на этих вертолетах не используется надвтулочное оболрудование по причине не решенных конструктивных вопросов. Отсутствие надвтулочного оборудования снижает возможности применения соосных вертолетов.
В известных конструкциях соосных вертолетов элементы управления углами установки лопастей смонтированы как на внешней поверхности валов редуктора, на которых установлены несущие винты, так и внутри вала верхнего
несущего винта. Главным препятствием для размещения оборудования над соосными несущими винтами является проводка управления общим и/или дифференциальным шагом лопастей внутри полого вала верхнего несущего винта.
В существующих конструкциях соосных вертолетов элементы проводки управления сконцентрированы внутри полого вала верхнего несущего винта настолько плотно, что как показывает практика, это не позволяет разместить надвтулочное оборудование над плоскостью вращения верхнего соосного несущего винта, в отличие от вертолета с одиночным несущим винтом и рулевым винтом.
Для решения проблемы позволяющей устанавливать надвтулочное оборудование направлено предлагаемое изобретение, в котором решение технической задачи достигается тем, что узел устройства сосной системы несущих винтов вертолета снабжен штангой с установленным на ней надвтулочным оборудованием свободно перемещающейся внутри опорной трубы, проходящей внутри вала верхнего несущего винта, которая своим нижним концом неподвижно закреплена в редукторе, а весь механизм управления углами установки лопастей располагается снаружи опорной трубы между верхним и нижним несущими винтами и по большей части внутри вала верхнего несущего винта.
Для управления углами установки лопастей несущих винтов ползун тарелки автомата перекоса размещен коаксиально на ползуне устройства дифференциального управления шагом лопастей несущих винтов и оба ползуна совершают перемещение вдоль опорной трубы независимо друг от друга.
В такой конструкции значительное количество компонентов автомата перекоса, устройства управления дифференциальным шагом установки лопастей соосных несущих винтов и управляющих тяг находятся внутри вала верхнего несущего винта соосной системы и защищены от внешних воздействий.
Надвтулочное оборудование крепиться к выдвижной тубе которая свободно перемещающейся внутри неподвижной опорной трубы.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется рисунками Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3 и Фиг. 4.
На Фиг. 1 представлен один из возможных видов соосного вертолета 1, на котором изображено надвтулочное оборудование 5 в убранном положении или выдвинутое надвтулочное оборудование 6 на выдвижной штанге 7. Вал нижнего несущего винта 2 и вал верхнего несущего винта 3 имеют увеличенный диаметр что позволяет в них разместить основные части автомата перекоса и устройство управления дифференциальным шагом установки лопастей несущих винтов. Снаружи вала верхнего несущего винта 3 размещается внешняя тарелка автомата перекоса 10 которая кинематически соединена с поводками лопастей нижнего несущего винта, а поводки лопастей верхнего несущего винта кинематически связаны тягами с рычагами дифференциального устройства 4 и 9.
На фиг. 2 условно представлена кинематическая схема управления поводками лопастей при изменении общего шага.
В левой части фиг. 2 на изображенной кинематической схеме показано положение частей автомата перекоса в исходном положении, а в правой части фиг. 2 - положение частей автомата перекоса при изменении общего шага. В этом случае ползун дифференциальных рычагов 18 и ползун внутренней тарелки автомата перекоса 17 смещаются синхронно на одно и то же расстояние вдоль опорной трубы 8. Это обеспечивается смещением тяги управления дифференциального ползуна 1 синхронно с тягами управления 3 и 16 (показаны только две тяги) внутренней тарелки автомата перекоса 2. При этом тяги 6 и 11 поводков лопастей верхнего несущего винта (лопасти не показаны) смещаются в ту же сторону и на такую же величину как и тяги 4 и 13 поводков лопастей нижнего несущего винта (лопасти не показаны) за счет внутренних тяг 5 и 12, которые кинематически связаны с дифференциальными рычагами 7 и 10. Сами же дифференциальные рычаги 7 и 10 шарнирно закреплены на вращающемся кольце 9 дифференциального ползуна 18. Внешнее кольцо внешней тарелки автомата перекоса 14 вместе с тягами 4 и 13 поводков лопастей нижнего
несущего винта вращается синхронно с лопастями нижнего несущего винта (лопасти не показаны). Промежуточное кольцо тарелки автомата перекоса 15 вращается синхронно с внутренними тягами 5 и 12, а так же с дифференциальными рычагами 7 и 10.
На фиг. 3 условно представлена кинематическая схема управления поводками лопастей при изменении циклического и дифференциального шага.
В левой части фиг. 3 на изображенной кинематической схеме показано положение частей автомата перекоса при изменении циклического шага.
При разнонаправленном перемещении тяг управления внутренней тарелки автомата перекоса 3 и 16 наклоняется внутреннее не вращающееся кольцо внутренней тарелки автомата перекоса 2. За счет внутренних тяг 5 и 12 кинематически связывающих промежуточное кольцо тарелки автомата перекоса 15 с дифференциальными рычагами 7 и 10 последние отклоняются на такой же угол как и сама тарелка автомата перекоса. Это приводит к равному перемещению левых тяг 4 и 6 поводков лопастей нижнего и верхнего несущих винтов (лопасти не показаны), а вместе с этим правые тяги 13 и 11 поводков лопастей нижнего и верхнего несущих винтов перемещаются на такое же расстояние, но в противоположную сторону (лопасти не показаны). При этом дифференциальные рычаги 7 и 10 за счет вращающегося кольца 9 ползуна дифференциальных рычагов 18 и внутренних тяг 5 и 12 синхронно вращаются с промежуточным кольцом тарелки автомата перекоса 15 вокруг опорной трубы 8, а ползун внутренней тарелки автомата перекоса 17 при этом не смещается вдоль ползуна дифференциальных рычагов 18. При изменении циклического шага тяга дифференциального ползуна 1 не смещает сам дифференциальный ползун 18.
В правой части фиг. 3 на изображенной кинематической схеме показано положение частей автомата перекоса при изменении дифференциального шага.
При этом ползун дифференциальных рычагов 18 смещается тягой 1 в ту же сторону, что и ползун внутренней тарелки автомата перекоса 17, но на большую величину обусловленную соотношением плеч дифференциальных рычагов 7 и 10
и величины плеча внешнего кольца внешней тарелки автомата перекоса 14 таким образом, что обеспечивается равное и противоположное смещение тяг 4 и 13 поводков лопастей нижнего несущего винта по отношению к тягам 6 и 11 поводков лопастей верхнего несущего винта.
На фиг. 4 схематически изображен один из вариантов совмещенного узла содержащего редуктор, автомат перекоса, устройство управления дифференциальным шагом установки лопастей несущих винтов, валы соосных несущих винтов и устройство для размещения надвтулочного оборудования.
В совмещенном узле установлена опорная труба 36 жестко закрепленная в редукторе 3, на которой установлен ползун 11 дифференциальных рычагов 12, 25 который перемещается по опорной трубе 36 с помощью управляющей тяги 1. На ползуне дифференциальных рычагов 11 размещен ползун 9 внутренней тарелки автомата перекоса 27 с подшипником 30. Наклон и продольное смещение внутренней тарелки автомата перекоса производится управляющими тягами 2, 35 внутренней тарелки автомата перекоса (показаны только две тяги). Внешнее кольцо 7 внутренней тарелки автомата перекоса связано штырями 28 с подшипником 8 внешней тарелкой автомата перекоса. Вращающееся внешнее кольцо внешней тарелки автомата перекоса 29 кинематически связано тягами 6, 31 с поводками лопастей 5, 32 нижнего несущего винта, закрепленными через шарниры 4, 33 к валу нижних лопастей 34.
К ползуну дифференциальных рычагов 11 через подшипник 13 присоединены дифференциальные рычаги 12, 25, которые кинематически связаны с внешним вращающимся кольцом внутренней тарелки 7 автомата перекоса внутренними тягами 10, 26, а также через тяги 14, 24 кинематически соединены с поводками лопастей 15, 23 верхнего несущего винта, которые закреплены через шарниры 16, 22 к валу верхнего несущего винта 21.
Вал верхнего несущего винта 21 соединен с опорной трубой 36 с помощью подшипника 17.
Внутри опорной трубы 36 находится выдвижная штанга 37 на верхнем конце которой находится узел крепления 20 для установки надвтулочного оборудования 19. Через внутреннюю полость выдвижной полой штанги 37 проходят коммуникации 18, 38 к надвтулочному оборудованию 19.
Шлиц-шарниры необходимые для фиксации различных деталей относительно друг другу не показаны.
Техническим результатом, достигаемым при реализации заявленного изобретения является расширение возможностей соосных вертолетов за счет применения надвтулочного оборудования, которое позволяет реализовать качественно новые эксплуатационные задачи как в сфере гражданского, так и военного применения.
Например, использование вертолета в качестве радиолокационного или телевизионного ретранслятора с круговой панорамой или в качестве разведывательного вертолета с функциями целеуказания при оснащении его соответствующей оптико-электронной прицельной системой, вынесенной над плоскостью вращения соосного несущего винта.
Причем, появляется дополнительная возможность в процессе выполнения полета поднимать надвтулочное оборудование вверх по принципу перископа, что повышает скрытность наблюдения.