СТЕНД ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ДЛЯ СБОРКИ И РЕГУЛИРОВКИ СООСНОГО НЕСУЩЕГО ВИНТА

Полезная модель относится к авиационной испытательной технике, а именно к стендам для работ с соосными несущими винтами вертолета.
Из уровня техники известны технические решения стендов для различных видов испытаний элементов вертолета с соосными несущими винтами. Так известен стенд по патенту RU 2163714 от 27.02.2001 по усталостным испытаниям образцов лопастей вертолета.
Известен стенд по патенту RU 59251 от 10.12.2006 по испытаниям системы привода соосных несущих винтов. Однако, упомянутые технические решения по своим отличительным признакам не отражают сущность предлагаемой полезной модели.
Известны технические решения стендов по патенту RU 2628873 от 13.01.2017 и патенту RU 2664982 от 24.08.2018, которые в сущности направлены на решения однотипных функциональных задач - комплексного испытания систем и элементов вертолета с соосным несущим винтом. В частности в патенте №2664982 объем таких притязаний затрагивают аспекты по контролю положения лопастей с механической системой управления, систему диагностики элементов конструкции вертолета, контроль параметров их теплонапряженности. Но ни в одном из этих патентах не затрагиваются технические аспекты непосредственно связанные с конструкцией самих соосных несущих винтов, с их отличительными признаками. В тоже время, анализ упомянутых патентов, технических решений в них как стендов, показал, что совокупность отдельных существенных признаков адекватно соответствуют характерным для конструкции стенда признакам заявляемого технического решения. Поэтому, один из упомянутых патентов - патент №2664982 может быть принят за прототип.
Конструкция соосного несущего винта, как известно, представляет собой многозвенный кинематический механизм, насыщенный множеством подвижных пар с различным числом степеней свободы (см. Бурцев Б.Н., Селеменев С.В., Вагис В.П. «Соосный несущий винт - особенности конструкции и аэромеханика», журнал «Вертолет» №1(8) 2000 стр. 10-13).
Кроме того, соосный несущий винт, как агрегат, представляет собой составную часть вертолета, к которой предъявляются требования как к особо ответственной конструкции (определения «особо ответственная конструкция» см. ОСТ 1 02772-98 стр. 4, 16 п. 5.6.6)).
В соответствии с этим, для обеспечения требуемого уровня отказобезопасности при производстве соосного несущего винта как особо ответственного агрегата, предусмотрена процедура контрольной сборки каждого изготовленного образца соосного несущего винта с последующей статической регулировкой его кинематических цепей с целью обеспечения их кинематической точности.
Технической задачей заявленной полезной модели является создание стенда технологического, позволяющего обеспечивать сборку и статическую регулировку узлов и агрегатов соосного несущего винта, отвечающего требованиям к составным частям вертолета особо ответственной конструкции.
Технический результат достигается тем, что стенд технологический для сборки и регулировки соосного несущего винта, содержащий фундамент стенда, силовой каркас в виде подредукторной рамы, установленной на фундаменте, выходные соосные валы с возможностью взаимно противоположного вращения и установленными на них втулками несущих винтов, отличающийся тем, что выходные соосные валы смонтированы в корпусе, выполненном по конфигурации внешних обводов в виде имитатора главного редуктора несущего винта, жестко закрепленного на подредукторной раме, при этом втулки несущих винтов установлены на выходных соосных валах по маркерам, выполненных в виде лунок на торце, как минимум, одного посадочного шлица каждого из выходных валов, причем разметка маркеров выполнена в соответствии с расчетным фазовым углом сдвига втулок между собой и продольной осью планера вертолета, ассоциируемой с условной линией направления полета вертолета, кроме того, стенд технологический оснащен опорными узлами, консольно вынесенными по периферии подредукторной рамы и жестко закрепленными к ней, и технологическими тендерными тягами, шарнирно закрепленными одним концом к упомянутым опорным узлам, а другим концом - к рычагам продольно-поперечного, общего и дифференциального шага управления соосным несущим винтом.
Проведенный заявителем анализ показал, что совокупность существенных признаков, определяющих сущность полезной модели достаточна для достижения технического результата.
Полезная модель представлена чертежами где:
- на фиг. 1 показан общий вид стенда технологического для сборки и регулировки соосного несущего винта;
На фиг. 2 показан имитатор главного редуктора стенда технологического;
На фиг. 3 показан вид типовой обвязки главного редуктора элементами управления соосным несущим винтом;
На фиг 4. показан фрагмент верхнего корпуса имитатора с местами обвязки его элементами управления соосным несущим винтом;
На фиг. 5 показана установка втулок на выходных соосных валах;
На фиг. 6 - схема положения маркеров на посадочных шлицах выходных соосных валах и втулок в местах их посадки;
На фиг. 7 - вид стенда технологического в сборе с соосным несущим винтом;
На фиг. 8 - схема статической регулировки диапазона дифференциального шага управления на соосном несущем винте.
Стенд технологический для сборки и регулировки соосного несущего винта (в дальнейшем - стенд) содержит фундамент стенда 1, силовой каркас в виде подредукторной рамы 2 пирамидальной формы, болтовым соединением 3 закрепленной к фундаменту 1 через лаги (условно не показано).
Пирамидальная подредукторная рама 2 содержит силовую плиту 4, смонтированную в верхнем ее основании для крепления имитатора главного редуктора 5 с выходными соосными валами 6 и 7.
Выходные соосные валы 6 и 7 выполнены с возможностью взаимно противоположного вращения. Для этого в корпусе имитатора 5 установлены подшипниковые узлы 8, 9, 10 для монтажа в них соосных валов 6 и 7.
Для обеспечения синхронного взаимно противоположного вращения валы 6 и 7 кинематически соединены между собой зубчатой конической передачей 11 без внешнего привода, но с возможностью фиксации положения валов 6 и 7. Крепление корпуса имитатора 5 к силовой плите 4 подредукторной рамы 2 выполнено узлами 12, конструктивно максимально приближенными к реальным узлам крепления главного редуктора. Такое решение подчинено достаточно плотной обвязкой корпуса редуктора элементами управления соосным несущим винтом. Как пример, на фиг. 3 показана типовая обвязка главного редуктора системой управления соосного несущего винта.
Поэтому конфигурация внешних обводов имитатора 5 идентична конфигурации форм реального главного редуктора по посадочным местам сопряжения с элементами управления соосным несущим винтом.
На фиг. 4 показан фрагмент верхнего корпуса имитатора 5 с посадочными местами крепления кронштейнов 13, 14 продольно-поперечного управления, рычагов 15, 16 управления общим и дифференциальным шагом соответственно. Для этого на имитаторе 5 выполнена соответствующая конфигурация внешних форм, в частности, местного наплыва 17 для монтажа кронштейна 18 под рычаг 15.
Сборка соосного несущего винта кроме требований, обусловленных к многозвенным кинематическим механизмам, подчинена требованиям безопасности полетов, выраженных в гарантированных значениях величин сближения концевых частей лопастей при их маховом движении.
Одним из важных факторов, влияющих на эти значения, являются азимуты встречи лопастей друг над другом, обусловленный так называемыми углами сдвига фаз Δψ между втулками 19, 20 несущих винтов (см. Технический отчет и заметки УВЗ №2 за 1978 г. «Сближение и маховое движение концов лопастей верхнего и нижнего несущих винтов соосного вертолета», стр. 49-51). Упомянутый фактор характеризуется переменными аэродинамическими и инерционными нагрузками кратными лопастной частоте. И уравновешивание этих нагрузок, а точнее действия их в противофазе на азимутах ψ встречи лопастей (прохождения лопастей одна над другой). И как показывает практика, угол Δψ фазового сдвига втулок несущих винтов, служит расчетным при проектировании каждого типа соосного вертолета.
Кроме того, правильный расчетный выбор угла Δψ фазового сдвига втулок 19, 20 несущих винтов относительно продольной оси 21 планера вертолета, ассоциируется с условной линией направления полета (НП) вертолета, приводит к снижению вертикальных вибраций вертолета.
Для обеспечения расчетного установа втулок 19, 20 на соответствующих валах 6 и 7 стенда на посадочных шлицах 22 и 23 упомянутых валов выполнены маркеры 24, 25, в виде засверловок. На фиг. 6, в качестве примера, приведена установка маркеров 24, 25 на шлицах 22, 23 валов 6 и 7 соответственно.
Втулки 19 и 20 устанавливаются на валы 6 и 7 по ответным маркерам 26, 27 и 28, 29 на соответствующих шлицах 30 и 31 втулок 19 и 20. При этом маркер 25 на шлицах 23 вала 7 ориентирован относительно маркера 24 на шлицах 22 вала 6 под расчетным углом Δψ, обеспечивающим расчетный угол фазового сдвига положения втулок 19 и 20 между собой.
Для выполнения статической регулировки узлов соосного несущего винта подредукторная рама 2 оснащена опорными шарнирными узлами 32, 33, 34, 35, консольно вынесенными по периферии подредукторной рамы 2 и жестко закреплены к ней. Кроме того, стенд оснащен технологическими тендерными тягами 36(37), 38, 39, 40 шарнирно закрепленными одним концом к упомянутым опорным шарнирным узлам, а другим концом каждая тендерная тяга шарнирно соединена с соответствующими рычагами (качалками) каналов управления соосным несущим винтом. (Тендерная тяга 37 условно не показана, т.к. она лежит в плоскости тендерной тяги 36).
Подредукторную раму 2 со смонтированными на ней имитатором главного редуктора 5 с выходными соосными валами 6 и 7 крепят болтовым соединением 3 к фундаменту 1. Предварительно обеспечивают вертикальность положения выходных соосных валов 6 и 7 с точностью 0°±5'.
Контроль положения упомянутых валов производят в двух взаимоперпендикулярных азимутальных положениях.
Валы 6 и 7 посредством зубчатой конической передачи 11 фиксируются. На шлицах 22 вала 6 и шлицах 23 вала 7 при их зафиксированном положении выполняются маркерные метки 24 и 25 в соответствии с расчетным фазовым углом Δψ положения втулок 19 и 20, при этом, на шлицах 30 и 31 этих втулок выполняются ответные маркеры 26, 27 и 28, 29 соответственно.
В зафиксированном положении валов 6 и 7 производится сборка агрегатов соосного несущего винта. За счет упомянутых технологических тендерных тяг все агрегаты соосного несущего винта выставляются в нейтральное положение. Так автоматы перекоса 43 и 44 посредством тендерных тяг 36, 37 и ползуна 45, взаимосвязанного тягами 46 с автоматом перекоса 44 и тягой 47 (расположенной в полости вала 7) с рычагом 42. Тендерные тяги 36(37) соединены с качалками 13, 14 продольно-поперечного канала управления (см. фиг. 4). А тендерная тяга 38 соединена с рычагом 41 канала общего шага. Тендерные тяги 39 и 40 соединены с рычагами 16 и 42 канала дифференциального шага управления соответственно. Регулировкой упомянутых тендерных тяг обеспечивается нейтральное положение всех управляющих рычагов соосного несущего винта.
Далее производится сама статическая регулировка ходов перемещения управляющих рычагов и соответственно ответное угловое положение рукавов втулок 19, 20.
Механизм статической регулировки управления агрегатов соосного несущего винта поясняется на примере диагностики диапазона изменения дифференциального шага на угловое изменения положения рукава втулки (см. фиг. 8).
Для этого на рукавах втулок 19 и 20 каждого из сосны=х несущих винтов устанавливаются цифровые угломеры (условно не показано).
Изменяя размеры тендерных тяг 39, 40 дифференциального управления шагом несущих винтов на разные величины, например, уменьшить тендерную тягу 40 на величину X, а тендерную тягу 39 уменьшить на величину 3X, или наоборот. Считывая изменения показаний цифровых угломеров на рукавах втулок 19, 20, которые будут соответственно адекватны углам установки лопастей на рукаве втулки.
Как пример, на фиг. 8 приведена схема работы механизма изменения дифференциального шага системы управления.
x
x
Изменение длины тендерной тяги 40 на величину X приводит к перемещению посредством рычага 42 внутренней тяги 47 на величину Y и перемещению в том же направлении и на ту же величину Y ползуна 45.
3x
x
А изменение длины тендерной тяги 39 на величину 3X приводит к перемещению посредством рычага 16 автомата перекоса 43(44) на величину Y, но в противоположном направлении от величины Y.
И так как ползун 45 посредством тяг 46 соединен с автоматом перекоса 44(43), то суммарное перемещение ползуна 45 составит  в ту же сторону, что и перемещение автоматов перекоса 44(43).
Следовательно, показания цифровых угломеров на рукавах втулок 19, 20 будут иметь отличия по величине углов, но не по направлению изменения угла рукава втулки (соответственно и лопасти).
Вращая втулки 19, 20 несущих винтов при изменении длин вышеупомянутых тендерных тяг дифференциального управления проводят считывания показаний цифрового угломера для каждого рукава втулки, как правило, в четырех взаимопротивоположных азимутах и проводят сравнительный анализ на стабильность показаний.