Устройство для гашения вращающего момента, предназначенное для вертолета

Устройство для гашения вращающего момента, предназначенное для вертолета

Реферат

 

Изобретение относится к области авиации. Устройство содержит лопасти 10 винта 7, расположенного в поперечном канале 6. Лопасти 10 имеют угловое распределение по азимуту, заданное синусоидальным законом где _n - угловое положение n-й лопасти, отсчитанной последовательно от произвольного начала отсчета, b - число лопастей; m - целое число, выбираемое от 1 до 4, которое не совпадает с числом b лопастей, выбираемым от 6 до 12; выбирается большим или равным минимальному значению _min, которое выбирается в пределах диапазона значений от 1,5 радиан до 1 радиан. Изобретение направлено на уменьшение излучения шума путем распределения акустической энергии по всему спектру частот. 19 з.п.ф-лы, 7 ил., 3 табл.

Изобретение относится к предназначенным для вертолета устройствам для гашения вращающего момента с винтом, установленным в канале, выполненном в хвосте вертолета и фазовой модуляцией лопастей, и особенно к устройствам такого типа, в которых выпрямляющий воздушный поток статор, содержащий неподвижные лопатки с аэродинамическим профилем и закрепленный за винтом по направлению течения потока в канале, образованном в поперечном направлении в обтекателе, включенном в конструкцию хвостовых узлов вертолета, таких как хвостовая балка, хвостовое оперение или стабилизатор. Усовершенствования, вносимые в конструкцию устройств данного типа для гашения вращающего момента, благодаря изобретению позволяют улучшить их акустические и/или аэродинамические характеристики, что, в свою очередь, позволяют обеспечить как существенное снижение как обычного шума, так и соответствующих раздражающих шумов, что улучшает управление при рыскании.

Известно, что в условиях рыскания балансировка вертолетов с одним несущим винтом, достигаемая путем гашения вращающего момента, создаваемого при вращении несущего винта, может быть обеспечена с помощью винта для гашения вращающего момента, расположенного в поперечном канале, выполненном в хвостовой части вертолета, в большей степени, чем с помощью обычно используемого внешнего рулевого винта, смонтированного сбоку на хвостовом оперении у верхнего его конца.

Конструкция и размещение такого винта для гашения вращающего момента расположенного в канале, средств для привода его во вращательное движение, средств управления общим шагом его лопастей, а также преимущества такого исполнения были рассмотрены в многочисленных патентах, среди которых можно упомянуть патенты Франции FR 531536 и FR 253422 /относящиеся к устройству для гашения момента с винтом в канале и выпрямляющим поток статором в канале/ и патенты США US - 3594097, US - 4809931, US - 4626172 и US - 4626173 и патент США US - 5131604, на которые преимущественно будет сделана ссылка для предоставления более подробной информации по данному вопросу.

Мы ограничимся упоминанием о том, что с точки зрения безопасности рулевой винт для гашения момента, расположенный в канале, предотвращает любую угрозу физических повреждений /травм/ на земле за счет того, что он закрыт внутри канала, выполненном в хвостовой балке в отличие от обычного рулевого винта. Такое расположение рулевого винта в канале также позволяет ему избежать засасывания каких-либо вызывающих повреждения предметов, которые могут быть втянуты в спутную струю несущего винта. В полете или при маневрировании близко от земли или на земле рулевой винт в канале естественным образом защищен его обтекателем, который предотвращает любую угрозу столкновения с внешним препятствием, таким как линии электропередач, ветки деревьев, здания или даже земля, которые могут вызвать неисправимые повреждения обычного рулевого винта и, следовательно, потерю вертолета со всеми вытекающими из этого последствиями для экипажа. И в завершение, меньшая площадь поверхности диска винта и большее число лопастей рулевого винта в канале по сравнению с обычным рулевым винтом делают уязвимость рулевого винта в канале при столкновениях, например, со снарядами или пулями, значительно меньшей, чем в случае применения обычного рулевого винта.

С точки зрения аэродинамики рулевой винт в канале позволяет устранить ряд проблем, проявляющихся при оснащении вертолета обычным рулевым винтом. В этом последнем случае для создания достаточной индуцированной скорости с целью получения величины бокового усилия, необходимой для выполнения функции гашения момента, диаметр обычного рулевого винта, как правило, имеет существенное значение. Для минимизации взаимодействий со струей, отбрасываемой несущим винтом, и для обеспечения достаточного дорожного просвета обычный рулевой винт, как правило, монтируют высоко на стабилизаторе, что создает момент крена на вертолете, который следует уравновесить, и создает вредное сопротивление при прямолинейном горизонтальном полете на высокой скорости. Вследствие открытого /незащищенного/ местоположения обычного рулевого винта он может подвергаться воздействию значительных динамических нагрузок, которые ограничивают его срок службы. Кроме того, эффект аэродинамического экранирования обычного рулевого винта, вследствие экранирования стабилизатором приводит к существенно асимметричному поведению машины при боковом ветре и к разрушающим ударным периодическим аэродинамическим нагрузкам.

Рулевой винт, расположенный в канале, лишен этих недостатков. Как правило, его можно легко установить таким образом, чтобы его ось в основном пересекала ось бортовой качки вертолета или была расположена близко от этой оси бортовой качки, так что он не создает никакого паразитного момента крена. Кроме того, благодаря своему обтекателю рулевой винт в канале создает примерно половину своего суммарного усилия гашения момента только за счет явления всасывания коллектором у входного отверстия канала, в котором расположен винт. Это позволяет соответственно разгрузить лопасти винта, которые практически не подвергаются никаким динамическим напряжениям благодаря эффективной защите, обеспечиваемой обтекателем по отношению к внешним изменениям в воздушном потоке, вызываемым несущим винтом и фюзеляжем вертолета. При горизонтальном прямолинейном полете вертолета на высокой скорости рулевой винт в канале разгружен, что соответственно уменьшает его "вклад" в суммарное лобовое сопротивление машины. При такой конфигурации вертикальный стабилизатор, возможно оснащенный отклоняемой пластиной /закрылком/, выполняет функцию гашения вращающего момента. Кроме того, ни стабилизатор, ни поверхность управления хвостового оперения не препятствует работе рулевого винта в канале, что обеспечивает максимальную эффективность его работы при боковом ветре и во время быстрых маневров относительно оси рыскания.

Добавление в конструкцию выпрямляющего воздушный поток статора с профилированными лопатками за винтом по направлению течения воздушного потока и в канале обтекателя винта для получения энергии вращения воздушного потока за винтом в виде дополнительного усилия гашения вращающего момента и, таким образом, для улучшения аэродинамических характеристик устройства для гашения вращающего момента типа, описанного в патенте Франции FR 2534222, обеспечивает возможность повышения эффективности работы рулевого винта в канале и достижения показателя качества, значительно превышающего показатели лучших обычных рулевых винтов.

В завершение следует отметить, что для направляемого канала, в котором размещен рулевой винт для гашения вращающего момента, показатель диффузии близок к 1 и может быть увеличен за счет увеличения угла дивергенции, имеющей форму усеченного конуса части диффузора, который может содержаться в канале за плоскостью вращения лопастей винта по направлению течения воздушного потока, как это описано, например, в патент США US-5131604, в котором угол дивергенции ограничен до 5^o. Напротив, сжатие спутной струи при обычном рулевом винте снижает показатель диффузии до 1/2, что не дает возможности улучшить какие-либо характеристики за счет этого параметра.

С точки зрения акустики рулевой винт, расположенный в канале, обеспечивает дополнительные преимущества за счет его установки в канале обтекателя: в отличие от обычного рулевого винта, который распространяет шум во всех направлениях, обнаружительная способность рулевого винта в канале спереди и сзади в направлении прямолинейного горизонтального полета вертолета существенно снижена благодаря обтекателю. Более того, сочетание более высокой частоты вращения и большего числа лопастей b на рулевом винте в канале, чем на обычном рулевом винте, создает "частоту прохода лопасти" b и кратные ей частоты nb, которые представляют собой частоты с более высокой концентрацией акустической энергии, чем при обычном рулевом винте, и, как правило, в пределах поля частот от 400 Гц до 2000 Гц. Теперь колебания с этими частотами очень быстро затухают в атмосфере, в то время как колебания с частотами, имеющими очень низкую концентрацию акустической энергии, распространяются далеко.

Тем не менее один недостаток рулевых винтов в канале заключается в том, что увеличение уровня частот с концентрацией акустической энергии переводит их в зону частот, в которой человеческое ухо имеет максимальную чувствительность. Кроме того, чрезвычайно импульсный характер частотного спектра шумов рулевых винтов в канале, при котором большая часть акустической энергии сконцентрирована на очень узких первых двух или трех линиях спектра, проявляется в виде характерного свистящего шума, который очень болезнен для человеческого уха и является причиной значительных штрафных санкций /отбраковки/ по акустическим критериям сертификации за счет "коррекции чистых тонов или возникающих линий". С военной точки зрения характерный акустический признак рулевого винта в канале также представляет собой нежелательное явление, облегчающее опознование вертолета.

Вне зависимости от распределения акустической энергии по полю частот, как упоминалось выше, общий уровень рассеянной акустической энергии представляет собой второй основной фактор для оценки качества акустических характеристик вертолета. Как разъяснялось выше в данном материале и как более конкретно показано в патенте США US-5131604, аэродинамическое функционирование рулевого винта в канале, который имеет большое число лопастей и для которого усилие гашения момента наполовину обеспечивается всасыванием, приводит к нагрузке на лопасть, которая меньше нагрузки, выдерживаемой лопастями обычного рулевого винта, и, следовательно, к более низкому уровню нагрузочного шума.

Напротив, наличие неподвижных препятствий в канале для обтекания рулевого винта, расположенных за данным винтом по направлению течения воздушного потока, таких как, например, опорные траверсы для хвостовой трансмиссионной коробки, которая связана с механизмом управления общим шагом лопастей и на которой винт установлен с возможностью вращения, или даже таких как, например, выпрямляющий поток статор с неподвижными профилированными лопатками, может существенно повысить уровень излучаемой акустической энергии.

По этой причине в патенте США US-5131604 предлагается выполнить поперечное сечение трех опорных траверс эллиптическим, при этом одна опорная траверса расположена радиально и выровнена относительно продольной оси вертолета, а две другие траверсы параллельны вертикальной оси обтекателя, но смещены к его задней части, при этом расстояние вдоль оси канала между плоскостью вращения винта и опорными траверсами в 2 - 2,5 раза больше малой оси эллипса поперечного сечения траверс. Такие формы и размещение позволяют существенно сократить линии акустических взаимодействий между винтом и опорными траверсами для восьмилопастного винта, окружная скорость которого ограничена до приблизительно 225 м/с.

Кроме того, для уменьшения излучения шума воздушных судов с приводом от воздушного винта в патенте Франции FR 2622170 уже было предложено, чтобы воздушный винт имел четное число лопастей, большее или равное четырем, при этом лопасти были расположены парами диаметрально противоположно друг другу, и пары лопастей были смещены друг относительно друга с шагом углового расстояния, лежащим между приблизительно 15^o и 50^o, так что уровни гармоник шумов из-за вращения снижаются за счет интерференции.

Для уменьшения излучения шума рулевого винта вертолета, расположенного в канале, в заявке на Европейский патент EP 562527 также было предложено распределение лопастей винта при неравных углах между ними. Однако, поскольку такое размещение лопастей может привести к конструктивной неосуществимости выполнения соединения лопастей с втулкой рулевого винта без того, чтобы лопасти вместе с их рычагом управления шагом не мешали друг другу, в этом документе предлагается размещение лопастей с неравными углами между ними только в сочетании с группированием лопастей в две группы, в которых рычаги управления шагом имеют различные настройки по углу, так что на части диапазона углов установки усилие гашения момента в основном обеспечивается одной группой лопастей, в то время как на другой части диапазона углов установки оно в основном обеспечивается другой группой лопастей при срыве потока с лопастей первой группы.

В основу настоящего изобретения положена задача предложить усовершенствования для получения устройства для гашения вращающего момента с винтом, установленным в канале при минимальных раздражающих акустических шумах, которое предназначено для оснащения вертолета, приводимого одним несущим винтом, при сохранении или даже улучшении аэродинамических характеристик устройства для гашения вращающего момента, расположенного в канале, по сравнению с известными устройствами данного типа.

Другая задача изобретения состоит в том, чтобы предложить закон углового распределения лопастей рулевого винта с тем, чтобы распределить акустическую энергию как можно более эффективно по всему спектру частот, принимая во внимание ограничения по механическим возможностям с точки зрения соединения лопастей с втулкой винта, и это распределение будет иметь место, даже если устройство для гашения вращающего момента содержит винт в канале, который не взаимодействует с расположенным за ним по направлению течения воздушного потока, выпрямляющим поток статором.

В случае устройства для гашения момента, содержащего рулевой винт и выпрямляющий поток статор, оба размещенные в канале, еще одна задача изобретения заключается в том, чтобы предложить угловые распределения для лопастей винта, которые учитывали бы угловое распределение лопаток выпрямителя потока, чтобы предотвратить их непосредственное взаимодействие и предотвратить образование шума, который мог бы исходить от них.

Также в случае устройства для гашения вращающего момента с рулевым винтом и выпрямляющим поток статором, которые оба размещены в канале, одна цель изобретения заключается в том, чтобы предложить конфигурацию и/или размещение выпрямителя потока в виде функции геометрии рулевого винта, чтобы минимизировать шум от взаимодействия при снижении излучаемой акустической энергии, избегая возникновения чистых тонов в диапазонах частот, где человеческое ухо имеет максимальную чувствительность.

Еще одна задача изобретения заключается в том, чтобы предложить конфигурацию закрытого канала, улучшающую аэродинамические характеристики устройства для гашения вращающего момента вне зависимости от того, содержит ли оно винт с выпрямляющим поток статором или без него, и вне зависимости от того, имеют ли лопасти винта равномерное угловое распределение или нет, чтобы повысить величину усилия при заданной мощности и уменьшить шум, вызываемый прохождением потока воздуха через канал.

В общем задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить устройство для гашения вращающего момента с рулевым винтом в канале и предпочтительно также с выпрямляющим поток статором в канале, которое удовлетворяло бы различным практическим требованиям лучше, чем известные устройства для гашения вращающего момента, расположенные в канале.

Как вышеуказанные, так и другие задачи решаются в соответствии с изобретением с помощью устройства для гашения вращающего момента, предназначенного для вертолета, которое содержит многолопастный воздушный винт изменяемого шага, установленный с возможностью вращения и в основном коаксиально в канале для воздушного потока с осью, в основном расположенном поперек вертолета и проходящем через обтекатель, включенный в хвостовую часть вертолета, так что оси изменения шага лопастей смещаются в плоскости вращения, в основном перпендикулярной оси канала обтекателя, при этом лопасти винта имеют угловое распределение вокруг оси винта с неравномерной модуляцией по азимуту, и которое отличается тем, что модуляция лопастей по азимуту в основном задается следующим синусоидальным законом: где _n - угловое положение n-й лопасти винта, отсчитанной последовательно от произвольного начала отсчета; b - число лопастей винта; m - целое число, выбираемое из чисел от 1 до 4, которое не совпадает с числом b лопастей винта, выбираемым из чисел от 6 до 12; выбирается большим или равным минимальному значению _min, которое таково, что произведение _min b выбирается в пределах диапазона значений от 1,5 до 1 рад.

Неравномерное угловое размещение лопастей, которое имеет место в результате этого синусоидального закона, обеспечивает эффективное распределение по спектру частот акустической энергии, излучаемой комплектом вращающихся лопастей, которая представляет собой основной источник шума. В результате предложенного неравного углового расстояния между лопастями достигается уменьшение уровня акустической энергии, которая сконцентрирована на линиях частот b и целых кратных им частот при винте с равномерно распределенными лопастями, и распределение этой энергии по соседним частотам. Импульсный спектр, характерный для винтов с равномерно распределенными лопастями, преобразуется в более насыщенный спектр при винте, выполненном согласно изобретению, и человеческому уху больше не приходится испытывать сильные и болезненные ощущения от чистого тона, и вместо этого оно слышит значительно более нейтральный шум. Этот синусоидальный закон для углового распределения лопастей винта одновременно упрощает промышленную реализацию и повышает акустическую отдачу, поскольку параметры m и выбираются как функция числа b лопастей, чтобы в то же самое время обеспечить динамическую балансировку винта и оптимальное распределение энергии по спектру частот и гарантировать минимальное угловое расстояние между лопастями, обусловленное параметрами углового ухода лопастей в условиях тангажа и конструктивным сцеплением с втулкой винта.

Однако, если применение синусоидального закона не дает возможности сохранять угловое расстояние между лопастями большим или равным минимально допустимому расстоянию по вышеупомянутым причинам, вышеприведенный синусоидальный закон может быть искажен для получения подходящей модуляции по азимуту. Тогда допускается изменение углового положения, исходно заданного для каждой лопасти винта синусоидальным законом распределения, и угловое положение по меньшей мере одной лопасти винта меняется максимум на 5^o по отношению к угловому положению, заданному синусоидальным законом, чтобы сохранить эффективность, присущую модуляции, и охватить вышеупомянутые ограничения.

Устройство для гашения вращающего момента может дополнительно содержать выпрямляющий поток статор, закрепленный в канале за винтом по направлению течения потока и содержащий неподвижные лопатки, которые расположены в основном в виде звезды вокруг оси канала, каждая из которых имеет асимметричный аэродинамический профиль, и кривизна профиля и угловая установка которых относительно оси канала таковы, что лопатки выпрямляют воздушный поток за винтом в основном параллельно оси канала. В этом случае лопатки выпрямителя потока могут быть распределены в основном равномерно вокруг оси канала, и, независимо от неравномерной модуляции лопастей винта по азимуту, устройство выполнено так, что любой угол между двумя произвольно выбранными лопастями винта отличается от любого угла между двумя произвольно выбранными лопатками выпрямителя воздушного потока. То есть, другими словами, не существует ни одного углового расстояния между двумя лопастями винта, не обязательно являющимися последовательными, которое было бы равно любому произвольно выбранному угловому расстоянию между двумя лопатками, которые не обязательно расположены последовательно в выпрямителе воздушного потока.

Естественно, можно предпочтительным образом обеспечить выполнение этого геометрического условия путем придания лопастям винта исходного углового положения, заданного вышеприведенным синусоидальным законам распределения, а затем, в случае необходимости, искажения этого закона, допустив вышеупомянутое отклонение относительно исходного углового положения, пока не будет обеспечено выполнение вышеуказанного геометрического условия.

Действительно, при использовании выпрямителя потока, расположенного за винтом по ходу течения потока воздуха, важно минимизировать шум, возникающий в результате взаимодействия спутной струи от каждой лопасти винта с препятствиями, которые представляют собой лопатки выпрямителя воздушного потока. В частности, для винта предлагается разрушить любую корреляцию /взаимосвязь/, вызванную взаимодействием лопасти с лопастью. Фактически такая корреляция не только ведет к общему аккумулированию акустической энергии, порождаемой взаимодействием спутных струй, поскольку сдвиг фазы от одного источника взаимодействия по отношению к другому равен нулю, но и вследствие периодичности концентрирует всю эту энергию в очень узких полосах частот, которые кратны друг другу. Это приводит к излучению чистого тона большой энергии, который человеческим ухом переносится плохо, и это явление наказывается штрафными санкциями по правилам акустической сертификации.

Техническое решение, соответствующее вышеуказанному геометрическому условию, обеспечивает то, что две произвольно выбранные лопасти винта никогда одновременно не пройдут напротив двух произвольно выбранных лопаток выпрямителя потока.

Следует отметить, что это геометрическое условие для произвольного окружного расположения лопастей винта и лопаток выпрямителя потока является обобщением геометрического условия, имеющего силу исключительно для конструкций с равномерным распределением лопастей и лопаток, и в соответствии с которым количества лопастей винта и лопаток выпрямителя потока должны совпадать друг с другом.

Также достигается уменьшение раздражающих шумов, возникающих из-за взаимодействия между лопастями винта и неподвижными лопатками выпрямителя воздушного потока, независимо от вышеупомянутых условий и законов углового распределения, путем снижения уровня акустической энергии, излучаемой вследствие этих взаимодействий, вне зависимости от того, сконцентрирована ли она на определенных частотах или нет. Чтобы избежать взаимодействия спутной струи от произвольно выбранной лопасти винта с произвольно выбранной лопаткой выпрямителя воздушного потока, которое возникает одновременно по всей высоте лопатки, лопатки выпрямителя воздушного потока, в соответствии с изобретением, установлены не радиально. Рационально, если каждая из них наклонена к направлению радиуса предпочтительно под углом от приблизительно 1^o до приблизительно 25^o от оси канала к его периферии и в направлении, противоположном направлению вращения винта. Эта ориентация благоприятна и с точки зрения восприятия крутящего момента, который действует, как реакция на вращение винта, на центральный корпус, который в основном расположен коаксиально с каналом, содержит элементы для привода винта в движение и элементы для управления общим шагом лопастей винта и который может, следовательно, рациональным образом опираться на лопатки выпрямителя потока внутри канала.

Чтобы лопатки одновременно выполняли такие функции, как обеспечение опоры для центрального корпуса и выпрямление воздушного потока, проходящего через канал, при благоприятных условиях, рационально, чтобы они имели аэродинамический профиль типа NACA 65 с относительной толщиной, составляющей от приблизительно 8% до приблизительно 12%, с установкой угла относительно оси канала, составляющего от приблизительно 2^o до приблизительно 2,5^o при ориентации под отрицательным углом атаки, и с кривизной профиля, составляющей от приблизительно 20^o до приблизительно 28^o. Выбранная таким образом толщина представляет собой компромисс между наименьшей возможной относительной толщиной, чтобы уменьшить как нагрузочный шум, так и шум вследствие толщины выпрямителя потока, работающего в спутной струе от вращающихся лопастей, и толщиной, достаточной для того, чтобы удержать корпус, служащий опорой винту и содержащий хвостовую трансмиссионную коробку и устройство управления общим шагом лопастей, которые таким образом крепятся к хвостовому оперению вертолета в сборе, включая конец хвостовой балки и хвостовое оперение или стабилизатор вертолета, подвергаясь при этом воздействию полей статических и динамических сил.

Для уменьшения излучаемой акустической энергии в целом независимо от того, наполнены ли лопатки в радиальном направлении или нет, рационально, если лопатки выпрямителя потока будут наклонены под уклоном от центра канала к его периферии и от зоны, лежащей выше по ходу течения потока, к зоне, лежащей ниже по ходу течения потока, предпочтительно под углом от приблизительно 1^o до приблизительно 6^o. Такая конструкция, при которой каждая лопатка выпрямителя образует не равный нулю угол с плоскостью вращения лопастей винта, будучи наклоненной к выходному отверстию канала, обеспечивает возможность увеличения расстояния, которое отделяет плоскость вращения лопастей от локального положения передней кромки лопаток выпрямителя потока у периферии канала, где лопатки соединены с закрывающей стенкой данного канала и где скорость, индуцированная винтом в спутной струе, имеет максимальное значение и, следовательно, вызывает большее воздействие на выпрямитель потока, чем в направлении корневой части лопастей.

Чтобы добиться рационального компромисса между уровнем излучаемой акустической энергии и аэродинамическим качеством выпрямителя воздушного потока и способствовать размещению выпрямителя воздушного потока в канале устройства для гашения вращающего момента и, в частности, закреплению его лопаток в закрывающей стенке канала, а также, чтобы обеспечить хорошее позиционирование винта внутри канала с помощью хвостовой трансмиссионной коробки, опирающейся в канале на лопатки, расстояние вдоль оси канала между плоскостью вращения винта и передней кромкой лопаток выпрямителя воздушного потока у периферии канала предпочтительно представляет собой расстояние, составляющее от 1,3 до 2,5 c, где c - это длина хорды лопастей винта, измеренная на уровне начала основного профилированного участка лопасти.

Кроме того, для уменьшения интерференции между винтом и трансмиссионной траверсой, передающим приводную мощность на винт и проходящим через канал до хвостовой трансмиссионной коробки, эта траверса рациональным образом установлена внутри канала в основном на месте расположения одной из лопаток выпрямителя потока, число профилированных лопаток которого рациональным образом по крайней мере равно число лопастей винта, уменьшенному на единицу.

В соответствии с изобретением снижение раздражающих акустических шумов и повышение аэродинамических характеристик устройства для гашения момента с рулевым винтом в канале также могут быть достигнуты за счет определенной геометрической формы канала, независимо от того, равномерна или нет модуляция лопастей по азимуту, и независимо от того, связан ли винт с выпрямителем потока или нет.

С этой целью канал содержит две части, одна из которых представляет собой коллектор, соответствующий той части канала, которая расположена до плоскости вращения винта по направлению течения потока, а другая представляет собой диффузор, соответствующий той части канала, которая расположена за плоскостью вращения винта по направлению течения потока, при этом коллектор содержит суживающееся впускное сопло, ограниченное кольцевой стенкой, которая является выпуклой в направлении входного конца и скруглена с постоянным радиусом R_c и продолжением которой в направлении плоскости вращения винта служит цилиндрическая зона с первой длиной L1, а диффузор содержит по плоскости вращения винта до выходного конца цилиндрическую зону со второй длиной L2, продолжающую цилиндрическую зону коллектора, затем имеющее форму усеченного конуса, расширяющееся сопло с половинным углом при вершине и расширяющееся выходное отверстие, ограниченное кольцевой стенкой, которая является выпуклой в направлении выходного конца и скругленной с радиусом r.

Наличие цилиндрической части канала, образованной цилиндрическими зонами коллектора и диффузора, обеспечивает возможность улучшения аэродинамического функционирования каждого из профилей лопастей винта, когда винт смонтирован в канале таким образом, что его лопасти вращаются внутри этой цилиндрической части, поскольку поток в этой цилиндрической части является осесимметричным.

Рационально, если положение плоскости вращения винта в этой цилиндрической части определяется как функция хорды c лопастей винта, их положительного диапазона углов установки, расстояния a между их передней кромкой и осью изменения шага и максимальной деформации f лопасти, характеризующей ее жесткость при маховом движении, так что длины L1 и L2 цилиндрических зон таковы, что L1 > asin(_max)+f и L22<(c-a)sin(_max), где _max - максимальный положительный угол установки лопастей винта.

На практике рационально, если длины L1 и L2 цилиндрических зон коллектора и диффузора соответственно составляют от приблизительно 2% до приблизительно 8% и от приблизительно 1% до приблизительно 3,5% диаметра канала, измеренного в его цилиндрической части.

Аналогичным образом, независимо от того, содержит ли канал цилиндрическую часть или нет, поскольку он содержит коллектор с суживающимся впускным соплом, ограниченным кольцевой стенкой, которая является выпуклой и скругленной с постоянным радиусом R_c, этот радиус составляет приблизительно 8% диаметра канала, измеренного в его сужении в самом узком поперечном сечении.

Для увеличения усилия при заданной мощности или для уменьшения шума за счет снижения нагрузки на лопасти винта при заданном суммарном усилии угол рассеяния диффузора, или половинный угол его имеющего форму усеченного конуса, расширяющегося сопла, предпочтительно выбирается между приблизительно 5^o и приблизительно 20^o.

Для уменьшения сопротивления устройства для гашения момента с винтом в канале при прямолинейном горизонтальном полете без искажения усилия, создаваемого этим устройством для гашения момента, в частности, при установившемся полете фирма-правопреемник /Assignee Company/ выполняет на своих вертолетах моделей AS 365 N1, поставляемых на рынок с 1985 г., кольцевую стенку расширяющегося выходного отверстия диффузора, которая имеет первый постоянный радиус r1 на круговой дуге, проходящей в направлении передней части вертолета, второй постоянный радиус r2, больше чем r1, на круговой дуге, проходящей в направлении хвостовой части вертолета, и две зоны с постепенно изменяющимся от r1 до r2 радиусом соединяющие зоны с постоянным радиусом, симметрично с обеих сторон от продольной оси вертолета. В соответствии с изобретением r1 предпочтительно меньше, чем приблизительно 1,6% диаметра канала, в то время как r2 составляет от 4,3% диаметра канала до радиуса R_c, выбранного для суживающегося сопла коллектора, а передняя зона с постоянным радиусом r1 проходит по круговой дуге, соответствующей стягиваемому углу, составляющему не менее 210^o, в то время как задняя зона с постоянным радиусом r2 проходит по круговой дуге, соответствующей стягиваемому углу 90^o, симметрично над продольной осью вертолета и под ней.

Как и в вариантах исполнения устройства для гашения вращающего момента с винтом в канале по предшествующему техническому уровню, канал может быть выполнен в обтекателе, включенном в хвостовую часть вертолета, содержащую задний конец хвостовой балки и хвостовое оперение по меньшей мере с одним стабилизатором, при этом хвостовое оперение может иметь два стабилизатора и может быть крестообразным, T-образным или V-образным хвостовым оперением над каналом, и по меньшей мере один стабилизатор хвостового оперения может содержать отклоняемую пластину /закрылок/ стабилизатора. Кроме того, ось канала может быть наклонена в горизонтальном направлении, так что усилие винта в канале создает составляющую подъемную силы, действующей на вертолет.

Другие преимущества и признаки изобретения вытекают из приведенного ниже и не накладывающего никаких ограничений описания вариантов исполнения со ссылкой на графические материалы, в которых: фиг. 1 представляет собой перспективный вид сзади в ракурсе 3/4 устройства для гашения вращающего момента в канале с винтом и выпрямляющим воздушный поток статором, расположенными в канале, проходящем в обтекателе в заднем конце хвостовой балки и у основания хвостового оперения вертолета, при этом винт показан вне канала и с частичным вырывом для большей ясности; фиг. 2 представляет собой схематичный вид сбоку винта по фиг. 1 с неравномерной модуляцией лопастей по азимуту; фиг. 3 представляет собой схему, иллюстрирующую работу винта и выпрямляющего поток статора по фиг. 1; фиг. 4 представляет собой частичный вид сбоку определенного варианта исполнения устройства по фиг. 1; фиг. 5 соответствует в основном половине осевого сечения устройства для гашения вращающего момента по фиг. 1; фиг. 6 представляет собой половину осевого сечения канала устройств по фиг. 1, 4 и 5 и фиг. 7 схематично показывает при виде сбоку выход из диффузора канала и его части, имеющие различные радиусы.

Показанная на фиг. 1 хвостовая балка 1 вертолета, фюзеляж и единственный несущий винт которого не показаны, служит опорой у своего заднего конца хвостовому оперению 2, верхняя часть которого служит в качестве вертикального стабилизатора 3, необходимого для того, чтобы способствовать управлению в условиях рыскания, и спереди от хвостового оперения 2 служит опорой горизонтальному стабилизатору с двумя поверхностями 4 управления, расположенными с обеих сторон от балки 1, чтобы способствовать управлению полетом вертолета в условиях тангажа.

Основание хвостового оперения 2 выполнено в виде колпака или обтекателя 5, через который проходит канал 6, необходимый потоку воздуха для устройства гашения вращающего момента, расположенного в канале и содержащего мног