Лопасть несущего винта вертолета

 

Изобретение относится к вертолетостроению, а именно к конструкции лопастей несущего винта вертолета, устройству на лопастях несущего винта вертолета аэродинамических стабилизаторов. Целью изобретения является: повышение надежности вертолета, в результате выравнивания воздушно-вихревого потока, снижения вибрации, расширение его функциональных и эксплуатационных возможностей. До настоящего времени конструктивно не решен вопрос снижения вибрации вертолетов, что отражается на безопасности и надежности полета вертолетов. За последнее время участились случаи падения вертолетов, одной из причин которых повышенная вибрация из-за попадания вертолета в усиленные воздушно-вихревые потоки, возникающие при вращении винта и повышенного срыва воздушного потока, уменьшения подъемной силы вертолета. Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является усовершенствование конструкции несущего винта вертолета за счет устройства аэродинамических стабилизаторов, повышающих подъемную силу вертолетов и их надежность. Техническим результатом, достигаемым предлагаемым техническим решением, является расширение функциональных и эксплуатационных возможностей вертолета. Указанный технический результат достигается тем, что: на каждой лопасти несущего винта вертолета в хвостовой части лопасти несущего винта устанавливаются по два аэродинамических стабилизатора, рис.1, на ширину лонжерона лопасти, по направлению движущего потока при левом вращении винта под углом 15-20 градусов, на расстоянии 50 мм., высотой 20-30 мм., с закруглением острых кромок. Соединение клеевое, то же, что применяется при изготовлении и ремонте лопасти. Аэродинамические стабилизаторы устанавливаются в концевой части

лопастей несущего винта вертолета, в связи с тем, что срыв воздушного потока происходит в концевой части лопастей. Установка аэродинамических стабилизаторов позволяет сохранить существующую конструкцию лопасти несущего винта вертолета с постоянной хордой, выравнить воздушный поток, делая его более равномерным и плотным. Аэродинамические стабилизаторы предотвращают срыв воздушного потока и тем самым выравнивают воздушный поток, предупреждая скольжение воздуха вдоль продольной плоскости лопасти. До установки аэродинамических стабилизаторов происходило рассеивание воздушного потока за счет рассекания его лопастью несущего винта вертолета, рассеивающий поток воздуха от лопасти несущего винта поступал на последующую лопасть, что приводило к срыву воздушного потока и уменьшению подъемной силы вертолета. Аэродинамические стабилизаторы делая поток равномерным и плотным, увеличивают подъемную силу вертолета за счет выравнивания вихревого потока в плоскости вращения винта, уменьшают углы взмаха лопастей вертолета, снижают вибрацию вертолета в целом, за счет уменьшения маховых движений лопастей в вертикальном положении.

Изобретение относится к вертолетостроению, а именно к конструкции лопастей несущего винта вертолета, устройству на лопастях несущего винта вертолета аэродинамических стабилизаторов. Целью изобретения является: повышение надежности вертолета, в результате выравнивания воздушно-вихревого потока, снижения вибрации, расширение его функциональных и эксплуатационных возможностей.

Лопасти несущего винта вертолета при вращении совершают сложные движения. Вращение лопастей происходит в возмущенном вихревом потоке при увеличенных числах Рейнгольца.

В полете вертолета возникают значительные перегрузки, объективной причиной которых являются перемещение воздушных масс в атмосфере. Относительно горизонтально летящего вертолета воздушные потоки условно разделяются на вертикальные (восходящие) и горизонтальные (нисходящие), встречные, попутные и боковые. Вертикальные потоки вызывают наибольшие по величине перегрузки. Значение скоростей вертикальных потоков зависит от состояния атмосферы и высоты полета вертолета. Воздушные потоки, возникающие в плоскости вращения несущих винтов вертолета, турбулентно-вихревые, которые должны быть выровнены в плоскости вращения несущего винта при набегании их на последующую лопасть, сохраняя при этом неизменной силу и надежность работы лопастей несущего винта вертолета в любых климатических зонах. В практике и теории серийного производства вертолетостроения выравнивание набегающего потока в зоне вращения лопастей несущего винта конструктивно не решено.

До настоящего времени конструктивно не решен вопрос снижения вибрации вертолетов, что отражается на безопасности и надежности полета вертолетов. За последнее время участились случаи падения вертолетов, одной из причин которых повышенная вибрация из-за попадания вертолета в усиленные воздушно-вихревые потоки, возникающие при вращении винта и повышенного срыва воздушного потока, уменьшения подъемной силы вертолета.

Известны саблевидные лопасти несущего винта вертолета с отклонением их оси назад, уменьшающие волновое сопротивление, но не нашедшие практического применения из-за больших изгибающих и крутящих моментов и воздушных центробежных сил, возникающих в следствии изогнутой оси лопасти.

Известен патент РФ №244895. Бюл.2, 1981 (Лепилкин А.М.): с целью уменьшения волнового сопротивления, изгибающих и крутящих моментов, лопасть несущего винта вертолета на конце до одной трети ее длины выполнена серповидной в плане, выпуклой стороной вперед по движению, сужающейся к концу 2,5-3,5 раза и с отклонением аэродинамической оси от прямолинейной оси основной части лопасти до 15° вперед и до 60° назад. Это изобретение можно принять за аналог предлагаемой полезной модели. Конструкция серповидной лопасти имеет следующие недостатки:

- сложность изготовления,

- уменьшение надежности конструкции лопасти из-за сужения хорды в концевой части (серповидность), что уменьшает подъемную силу лопасти из-за уменьшения площади концевой части лопасти. Известно изобретение патент РФ №811655, Бюл.№37, 07.10.1986 (Б.С.Сиротинский, Ю.А.Медников, В.Г.Зимовец, А.И.Кирюхин, В.Н.Колкин, В.Я.Осадчий), в котором предусмотрено изменение формы поперечного сечения лонжерона по радиусу лопасти. Лонжерон выполнен в форме перехода с круга на прямоугольник с плавным увеличением наружного периметра в 1,5-2 раза и увеличением толщены стенки в 7-9 раз. Указанная

конструкция позволяет получить снижение допустимых напряжений растяжения от центробежной силы, напряжений при свесе в лонжероне, благоприятные частоты собственных колебаний и улучшение весовых характеристик лопасти. Однако переход конструкции от капельного сечения на круглое и с круглого на прямоугольное технологически сложен в производстве, а увеличение длинны лопасти приводит к увеличенному свесу лопастей. Технические решения по патентам №244895 и №811655 указанные выше не используются в отечественном вертолетостроении в виду их сложности, а нашли применение с постоянным сечением хорды лонжерона, что объясняется простотой их обслуживания и изготовления и отсутствием применения композиционных материалов.

Основным источником срыва воздушного потока в концевой части лопастей несущего винта вертолета является пограничный слой, который образуется при перетекании воздушного потока от корневой части лопасти к ее концевой части. В пограничном слое, как ламинарном, так и турбулентном, происходят интенсивные вихревые движения и разбухание пограничного слоя, что приводит к срыву воздушного потока. Сходя с тела лопасти, эти вихри образуют вихревой след или спутную струю. Вихри, срывающиеся с лопастей, периодически ударяют по конструкции вертолета, что вызывает тряску вертолета и вибрацию отдельных его частей.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является усовершенствование конструкции несущего винта вертолета за счет устройства аэродинамических стабилизаторов, повышающих подъемную силу вертолетов и их надежность.

Техническим результатом, достигаемым предлагаемым техническим решением, является расширение функциональных и эксплуатационных возможностей вертолета. Указанный технический результат достигается тем, что: на каждой лопасти несущего винта вертолета в хвостовой части лопасти несущего винта устанавливаются по два аэродинамических стабилизатора воздушного потока, рис.1, на ширину лонжерона лопасти, по направлению

движущего потока при правом вращении винта под углом 15-20°, на расстоянии 50 мм., высотой 20-30 мм., с закруглением острых кромок. Соединение клеевое, то же, что применяется при изготовлении и ремонте лопасти. Аэродинамические стабилизаторы устанавливаются в концевой части лопастей несущего винта вертолета, в связи с тем, что срыв воздушного потока происходит в концевой части лопастей.

Выбор угла воздушного потока для аэродинамических стабилизаторов от 15 до 20° обусловлен сохранением плавного обтекания вдоль плоскостей аэродинамических гребней воздушным потоком при вращении лопастей несущего винта вертолета по окружности и уменьшением сопротивления при работе несущего винта вертолета, за счет угла наклона аэродинамических стабилизаторов. Увеличение угла наклона воздушного потока для аэродинамических стабилизаторов более 20° не целесообразно, так как воздушный поток, при вращении лопастей ударялся бы перпендикулярно в боковую поверхность стабилизаторов, что привело бы к увеличению сопротивления вращению лопастей несущего винта вертолета.

Установка аэродинамических стабилизаторов позволяет сохранить существующую конструкцию лопасти несущего винта вертолета с постоянной хордой, выравнивать воздушный вихревой поток, возникающий в зоне вращения воздушного винта вертолета, делая его более равномерным и плотным.

До установки аэродинамических стабилизаторов происходило рассеивание воздушного потока за счет рассекания его лопастью несущего винта вертолета, рассеивающий поток воздуха от лопасти несущего винта поступал на последующую лопасть, что приводило к срыву воздушного потока и уменьшению подъемной силы вертолета.

Аэродинамические стабилизаторы выравнивая поток, увеличивают подъемную силу вертолета за счет выравнивания вихревого потока в плоскости вращения винта, уменьшают углы взмаха лопастей вертолета, снижают вибрацию вертолета в целом, за счет уменьшения маховых

движений лопастей, что имеет особое значение при полетах вертолетов в разряженной атмосферной зоне.

Высота аэродинамических стабилизаторов 20-30 мм принята из расчета наименьшего сопротивления вращению лопастей несущего винта вертолета и предупреждения перетекания воздушного потока, сохраняя при этом весовой баланс лопасти.

Лопасть несущего винта вертолета, состоящая из лонжерона, хвостовых секций, узла навески, отличающаяся тем, что на лопасти несущего винта, имеющей постоянное сечение хорды, устанавливаются аэродинамические стабилизаторы воздушного потока под углом 15-20° в концевой части лопастей, представляющие собой профили высотой от 20 до 30 мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оптико-электронной измерительной технике, а именно к устройствам для измерения координат быстродвижущихся объектов, и может быть использовано для измерения несоконусности лопастей несущего винта вертолета
Наверх