УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ЛОПАСТЕЙ ВИНТОВ ВЕРТОЛЕТА НА СТОЯНКЕ
APPARATUS FOR PROTECTING ROTOR BLADES OF PARKED HELICOPTER

Изобретение относится к области авиации, в частности к средствам защиты воздушных судов на стоянке. Наиболее распространенным средством защиты воздушных судов на стоянке являются чехлы, которые обычно изготавливаются из плотной и прочной материи по форме соответствующего элемента конструкции воздушного судна. В настоящее время основными средствами защиты лопастей винтов вертолетов на стоянке также являются матерчатые чехлы, изготавливаемые с учетом конкретной формы защищаемой лопасти.
Из (1) известны чехлы для лопастей винтов вертолетов, изготавливаемые из различных видов тканей, таких как Pacific и Nautica (производства Германии), Oxford 600D (корейского производства), СКПВ арт. 11252 (отечественного производства). В (2) предлагаются чехлы для вертолетов (в том числе и для лопастей их винтов), изготавливаемые из специального укрывного материала «Интерсепт». Наиболее распространенными образцами защитных средств для лопастей винтов вертолетов являются тканевые чехлы, изготавливаемые по данным (3) из авиационного брезента (авиазента) с масло- и водоотталкивающей пропиткой. Однако независимо от вида и характера применяемого для изготовления чехлов материала, существенным недостатком всех представленных выше образцов является их неспособность надежно защитить лопасти винтов вертолетов от повреждений в результате воздействия твердых частиц, например крупного града, мелких камней, поднимаемых в воздух газовой струей от работающих двигателей других воздушных судов.
Особо остро этот недостаток тканевых чехлов проявляется при их применении для защиты лопастей, выполненных из композиционных материалов, особо подверженных повреждениям на земле от различных твердых частиц. Не защищают тканевые чехлы лопасти несущего винта вертолета, изготовленные из композиционных материалов, и от сильного термического прогиба на земле при эксплуатации вертолетов в условиях жаркого климата.
В холодное время года тканевые чехлы не исключают их сильного обледенения, примерзания к защищаемым лопастям, что существенно осложняет как летную, так и техническую эксплуатацию вертолета, а порой становится причиной повреждения и преждевременного снятия лопастей с вертолета. В дождливую погоду любые чехлы, не смотря на их водоотталкивающие свойства, заметно намокают, что повышает их массу, осложняет работы по их снятию с лопастей, требует последующей просушки. Все это негативно сказывается на техническом обслуживании и эксплуатации вертолетов и снижает ценность матерчатых чехлов как защитных средств.
Кроме того, применение для защиты лопастей винтов вертолетов чехлов из плотной, влагонепроницаемой ткани приводит к плохой вентиляции воздуха в пространстве между поверхностью лопасти и чехлом. Это часто приводит к преждевременному разрушению лакокрасочного покрытия лопасти или к коррозии материалов, из которых она изготовлена и, как следствие, к преждевременному снятию лопастей с эксплуатации.
Все это свидетельствует о низкой эффективности тканевых чехлов как средств защиты лопастей винтов вертолетов на земле.
Из (4) известны матерчатые чехлы для лопастей несущих винтов вертолетов, отличающиеся своей конструкцией, а именно - наличием жестких продольных и поперечных вставок, поднимающих укрывной материал над поверхностью лопасти. Такие чехлы способны защитить лопасти винта от града, мелких камней, снижают вероятность примерзания чехла к поверхности лопасти, однако не исключают возможности образования на них наледи, а также намокания или термоизгиба лопастей в соответствующих погодных условиях. Наиболее же серьезным недостатком чехлов, представленных в (4), являются ограничения по условиям применения. Такие чехлы по показаниям автора изобретения можно применять только при длительном хранении вертолетов вне ангаров по завершении их эксплуатации, когда защита лопастей несущего и рулевого винтов значительно теряет свою актуальность. Для периода же активной эксплуатации вертолетов, когда надежная защита лопастей несущего винта на земле наиболее необходима, подобные чехлы не применимы.
Сущность данного изобретения заключается в создании для защиты лопастей винтов вертолетов на стоянке устройств, изготавливаемых из полимерных композиционных материалов в виде повторяющих контур лопасти винта односторонних или двусторонних, одно- или многосекционных накладок.
Накладки на лопасти рулевого винта изготавливаются двухсторонними односекционными, то есть на каждую лопасть изготавливается одна двухсторонняя накладка, закрывающая лопасть с обеих сторон на всю ее длину. Конструктивно такая накладка состоит из двух частей (наружной и внутренней), соединенных между собой по длинной стороне эластичным материалом.
Наружная накладка на внешнюю сторону лопасти рулевого винта изготавливается по форме и профилю лопасти с прикрытием передней кромки лопасти, что обеспечивается соответствующим изгибом профиля накладки, заходящим за носок лопасти винта.
Внутренняя накладка на тыльную (обращенную к килевой балке) сторону рулевого винта изготавливается по форме лопасти, малопрофилированной с ребрами жесткости, одновременно служащими ложементами для фиксирующих лямок.
В целом накладка на лопасть рулевого винта по форме будет представлять собой футляр с открытыми торцами, на одном из которых закреплен эластичный хомут, обеспечивающий крепление накладки к комлевой части лопасти рулевого винта. Надежное прилегание и крепление накладки к лопасти рулевого винта по ее длине обеспечивается двумя эластичными (выполненными из резины или другого материала) лямками с быстрозахватными петлями или крюками. Длина накладки на 20-30 мм превышает длину лопасти рулевого винта, обеспечивая тем самым надежное прикрытие всей ее поверхности и законцовки.
Накладки на лопасти несущего винта изготавливаются односторонними (только для верхней поверхности лопасти) из нескольких (двух - четырех) секций, полностью прикрывающих верхнюю поверхность и переднюю кромку лопасти при перекрытии между секциями не менее 300 мм. Прикрытие передней кромки лопасти несущего винта обеспечивается наличием у накладки желоба, заходящего за носок лопасти винта.
Секционная конструкция накладки на лопасть несущего винта обеспечит плотное прилегание накладки к поверхности лопасти, парируя тем самым ее конструктивную геометрическую крутку и естественный прогиб на земле при невращающемся винте.
Накладка на лопасть несущего винта в собранном виде представляет собой телескопическую конструкцию, состоящую из нескольких (трех - четырех) секций, входящих одна в другую. Внизу такой конструкции располагается накладка на концевую часть лопасти, в середине - на срединную часть, сверху - на комлевую часть лопасти. При этом верхняя секция накладки по своим геометрическим размерам несколько превосходит остальные и служит своеобразным пеналом, в который собираются остальные секции в сложенном положении.
Все секции накладки на лопасть несущего винта по длинной их стороне изготавливаются с желобами по передней и задней кромкам, исключающими перекосы устройства при установке на лопасть, обеспечивающими надежное прилегание секции к поверхности лопасти и упрощающими сборку-разборку накладки при применении. Желоба могут быть выполнены как элемент конструкции секции из того же композиционного материала, так и крепиться к секции как самостоятельное изделие. В последнем случае для изготовления желобов может использоваться алюминий или его сплавы (например, дюралюминий). Кроме того, накладки на лопасти несущего винта могут изготавливаться без желобов, но с изгибом по передней кромке, обеспечивающим прикрытие носка лопасти несущего винта.
Все секции накладки на лопасть несущего винта в торцевой части оснащаются фиксатором, обеспечивающим сцепление соседних секций при установке устройства на лопасть. При этом фиксатор может быть выполнен как элемент формы накладки.
Секция накладки, предназначенная для защиты концевой части лопасти, в торце оборудуется ограничителем уголкового типа, на котором крепятся силиконовые ролики и узлы крепления швартовочных фал. Ограничитель может быть изготовлен из алюминия или его сплавов (или из того же материала, что и накладка, как ее продолжение) и с внутренней стороны обязательно покрыт мягким материалом (силиконом, поролоном, войлоком и т.п.), исключающим повреждение как поверхности лопасти, так и ее лакокрасочного покрытия.
Ограничитель обеспечит более плотное прилегание накладки к лопасти и исключит возможность ее срыва при высоких ветровых нагрузках. Силиконовые ролики обеспечат плавное перемещение секций накладки при установке ее на лопасть и снятии с лопасти.
Установка устройства защиты (накладки) на лопасть несущего винта осуществляется сдвигом секций устройства от комлевой части лопасти к концевой.
Крепление накладок к лопастям винта вертолета осуществляется по профилю лопасти эластичными (выполненными из резины или другого материала) лямками с быстрозахватными петлями (крюками) и эластичным хомутом в комлевой части лопасти. Для крепления хомута на комлевой части лопасти могут использоваться различные запорные устройства, например, быстрозахватные петли, кейсовые замки или иные приспособления.
В целях исключения непосредственного контакта накладок с лопастью и обеспечения вентиляции воздуха между поверхностями лопастей и накладок все они с внутренней стороны оснащаются силиконовыми валиками, проходящими поперек длинной стороны накладки с интервалом 30…40 мм.
В качестве основного материала для изготовления устройства защиты лопастей винтов вертолетов может использоваться стеклопластик, углепластик или композиционный материал на основе кевлара. При этом в целях оптимизации устройства защиты лопастей по критерию «стоимость-качество» разные секции могут изготавливаться из различных композиционных материалов (например, накладки для концевой части лопасти несущего винта - из кевлара, все остальные накладки - из стеклопластика).
Верхняя поверхность всех секций накладки на лопасть несущего винта покрывается специальной светоотражающей краской или пленкой, снижающей нагрев лопастей и чрезмерный их прогиб при эксплуатации вертолетов в условиях жаркого климата.
При такой конструкции срок службы устройства защиты лопастей составит около пяти лет, что соизмеримо с эксплуатационным ресурсом самих лопастей.
Техническим результатом изобретения будет повышение надежности защиты лопастей винтов вертолетов от воздействия внешних факторов на земле (что особо актуально для лопастей, изготовленных из композиционных материалов) и существенное облегчение и упрощение процессов чехления (расчехления) винтов вертолетов при их эксплуатации.
Задачей изобретения является создание и применение на практике устройств защиты лопастей винтов вертолетов из композиционных материалов, обеспечивающих исключение или снижение до минимума числа случаев преждевременного снятия лопастей с эксплуатации по причинам их повреждения на стоянке или утраты ими эксплуатационных свойств в результате воздействия погодных или иных внешних факторов. Итоговым результатом применения на практике устройств защиты лопастей, изготовленных из композиционных материалов, будет обеспечение полного срока службы лопастей винтов вертолетов в пределах установленного для них эксплуатационного ресурса и, следовательно, значительная экономия материальных средств (ориентировочная стоимость комплекта защиты на несущий винт вертолета Ми-28Н составит порядка 0,7 млн. руб., а стоимость комплекта лопастей несущего винта на один вертолет составляет около 14 млн. руб.).
Существенными признаками, характеризующими изобретение, являются следующие.
1. Изготовление устройства защиты лопастей винтов вертолетов из композиционных материалов типа стеклопластика, углепластика или кевлара (возможны другие варианты) в виде повторяющих контур лопасти винта односторонних и двусторонних, одно- и многосекционных накладок. При многосекционной конструкции накладки секции имеют взаимное перекрытие между собой.
2. Крепление накладок из композиционных материалов к поверхностям лопастей винтов вертолета для их защиты осуществляется эластичными лямками и хомутами, оборудованными быстрозахватными петлями, кейсовыми замками или иными запорными устройствами.
3. Верхняя поверхность накладок на лопасти несущего винта покрывается специальной светоотражающей краской и пленкой, обеспечивающей снижение эффекта термоизгиба лопастей при эксплуатации вертолета в условиях жаркого климата.
4. Все секции накладки на лопасть несущего винта по длинным сторонам (по передним и задним кромкам) оборудуются желобами (из того же, что и накладки, или другого материала), обеспечивающими установку секций на лопасть, их надежное фиксирование на лопасти, а также телескопическую сборку секций в единую конструкцию для хранения. В ином варианте исполнения накладки на лопасти несущего винта могут изготавливаться без желобов, а с изгибом по передней кромке, обеспечивающим прикрытие носка лопасти несущего винта.
Изобретение иллюстрируется прилагаемыми схемами и рисунками, на которых изображено:
на фиг.1 профиль и основные конструктивные элементы отдельной секции устройства защиты лопастей;
на фиг.2 общее устройство и конструктивные элементы накладки на лопасть несущего винта;
на фиг.3 накладка на лопасть рулевого винта вертолета;
на фиг.4 накладка на лопасть несущего винта в собранном в «пенал» состоянии.
Осуществление изобретения.
Основным конструктивным элементом устройства защиты лопастей винтов вертолетов является отдельная секция такого устройства (фиг. 1), которая состоит из накладки (1), изготовленной из композиционного материала по профилю лопасти винта, с желобами (2) по кромкам накладки и фиксатором (3) в торцевой части; фиксирующей лямки (4) из эластичного (резины или иного) материала с быстрозахватными петлями или крюками (5), силиконовых валиков (6) и крюков или петель (7) крепления лямок. Наружная поверхность секции покрывается светоотражающей краской или пленкой (8).
Крайние (внутренняя и наружная) секции накладок (фиг. 2) на лопасть несущего винта оборудуются дополнительными конструктивными элементами.
Внутренняя секция накладки на лопасть несущего винта, устанавливаемая у комлевой части лопасти, с левого торца дополнительно оснащается эластичным хомутом (9) с быстрозапорными устройствами (10) для крепления накладки к комлевой части лопасти. Наружная секция накладки на лопасть несущего винта, устанавливаемая на концевую часть лопасти, с правого торца оборудуется ограничителем уголкового типа (11), на котором крепятся силиконовые ролики (12) и узлы крепления (13) швартовочных фал (14).
Накладка на лопасть рулевого винта вертолета (фиг. 3) состоит из наружной (15) и внутренней (16) частей.
Наружная часть (15) накладки на лопасть рулевого винта (устанавливаемая на внешнюю поверхность лопасти) по конфигурации и устройству полностью соответствует форме и оборудованию внутренней секции накладки на лопасть несущего винта и включает следующие элементы: собственно накладку (15), эластичный хомут (9) с быстрозапорным устройством (10), фиксирующие лямки (4) из эластичного материала с быстрозахватными петлями или крюками (5), силиконовые валики на внутренней поверхности и крюки или петли (7) крепления лямок.
Внутренняя часть накладки (устанавливаемая на поверхность лопасти, обращенной к килевой балке) представляет собой малопрофилированную пластину (16), изготовленную из того же композиционного материала, что и наружная часть накладки, с силиконовыми валиками на внутренней стороне и ребрами жесткости (17) на внешней стороне, одновременно выполняющими роль ограничителей для фиксирующих лямок.
Наружная и внутренняя части накладок на лопасть рулевого винта по задним кромкам длинной стороны соединяются между собой эластичным материалом (18), выполняющим роль соединительной петли, позволяющей свободно поворачивать накладки относительно друг друга.
Защита лопастей винтов вертолета на стоянке осуществляется последовательной установкой соответствующих накладок на лопасти несущего и рулевого винтов.
Для защиты лопастей несущего винта первоначально на комлевую часть лопасти устанавливается вся телескопическая конструкция накладок и закрепляется эластичным хомутом (9) с помощью запорных устройств (10) к комлю лопасти. Затем крайняя (нижняя в телескопической конструкции) секция накладки за швартовочные фалы (14) перемещается по поверхности лопасти к ее концевой части, опираясь на силиконовые ролики (12). После выхода нижней секции из телескопической конструкции она своим фиксатором (3) захватит следующую секцию и обеспечит ее размещение на лопасти. После выдвижения всех секций ограничитель уголкового типа (11) заводится за край лопасти, все секции накладки закрепляются на лопасти фиксирующими лямками (4), а швартовочные фалы (14), с помощью которых перемещались секции накладки, крепятся на элементах конструкции вертолета.
Снятие накладок с лопастей несущего винта производится в обратном порядке перемещением секций накладки по поверхности лопасти от ее концевой части к комлевой. При этом все секции накладки на лопасть несущего винта телескопически собираются в единую конструкцию (фиг. 4) - своеобразный пенал, образуемый верхней секцией накладки.
Установка накладок на лопасти рулевого винта производится следующим образом.
Наружная (15) и внутренняя (16) части накладки  разводятся относительно друг друга (футляр, образованный ими, раскрывается). Наружная (15) часть накладки прикладывается к внешней стороне лопасти рулевого винта, внутренняя (16) часть накладки - к внутренней (обращенной к хвостовой балке) стороне лопасти (футляр закрывается), после чего они скрепляются фиксирующими лямками (4), а у комлевой части лопасти - эластичным хомутом  (9) и быстрозапорным устройством (10).
Снятие накладок с лопастей рулевого винта производится в обратном порядке.
С целью исключения непреднамеренного повреждения устройства защиты лопастей винтов вертолета в снятом положении и продления срока службы его хранение предполагается в специальной таре, изготовленной из дешевых композиционных материалов раздельно для комплекта накладок на несущий винт и комплекта накладок на рулевой винт.
Источники информации
1. Чехлы для вертолетов и самолетов. - http://www.ankey.ru/chehlyi/avia-chehly.
2. Чехлы для хранения военной и гражданской техники. - http://globalpackrussia.ru/antikorroziinaya_zashita/izgotovlenie_chehlov_s_antikorrozionnym_pokrytiem/.
3. Чехлы для малой авиации. - http://www.ltouch.ru/catalog.php?category_id=3.
4. RU 2418717 С1, 2009.12.11.