Лопасть рулевого винта вертолета

Лопасть рулевого винта вертолета

Реферат

 

Изобретение относится к конструкции лопастей воздушных винтов летательных аппаратов, в частности лопасти рулевого винта вертолета, выполненной из композиционных материалов. Лопасть содержит полый лонжерон, выполненный из слоистых композиционных материалов, в комлевой части которого установлены наружные металлические пластины и выполнены стыковочные отверстия с втулками в них, и хвостовую часть в виде сотового наполнителя и обшивки. Верхняя и нижняя полки комлевой части лонжерона выполнены в виде чередующихся слоев композиционного материала и слоев металлической фольги. В комлевой части выполнены два дополнительных отверстия с втулками в них для болтового соединения наружных металлических пластин с полками лонжерона и между собой, причем оси этих болтовых соединений разнесены между собой по хорде и по радиусу лопасти на расстояния, составляющие 0,5-0,7 расстояния между осями стыковочных отверстий. Слои металлической фольги могут иметь разную длину по радиусу лопасти. Изобретение позволяет сформировать лопасть рулевого винта из композиционных материалов с заданной конструкцией стыковочного узла и отвечающей требуемым прочностным, частотным и аэродинамическим характеристикам. 1 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к конструкции лопастей воздушных винтов летательных аппаратов, в частности лопасти рулевого винта вертолета, выполненной из композиционных материалов.

Известна конструкция лопасти воздушного винта вертолета, выполненная из композиционных материалов (патент США № 3476484, НКИ 416-230, 1970), в которой комлевая часть лонжерона снабжена накладками, верхней и нижней, с торцевыми цилиндрическими участками, охватывающими петли однонаправленного композиционного материала снаружи, и с цилиндрическими участками, расположенными внутри петель и предназначенными для стыковки лопасти с элементами втулки. Накладки предназначены для фиксации положения петель и защиты комля лопасти от повреждения.

Известна конструкция лопасти несущего винта вертолета, выполненная из композиционных материалов (патент РФ № 2148527, МКИ В 64 С 27/46, 2000 г. - ближайший аналог), содержащая лонжерон, комлевая часть которого выполнена в виде двух полосок с отверстиями для крепления лопасти к втулке несущего винта, в которых установлены стыковочные втулки. Каждая из полок имеет верхнюю и нижнюю металлические пластины-накладки Г-образной формы для защиты зоны стыковочных отверстий и торцевых участков полок. Конструкция лопасти отвечает условиям работы несущего винта вертолета.

Существующие российские вертолеты снабжены рулевыми винтами с металлическими лонжеронами (МИ-2 и др.).

Задачей, решаемой предлагаемым техническим решением, является создание лопасти из композиционного материала для рулевого винта вертолета с заданной конструкцией стыковочного узла и отвечающей требуемым прочностным, частотным и аэродинамическим характеристикам.

Поставленная задача решена благодаря тому, что в лопасти рулевого винта вертолета, содержащей полый лонжерон, выполненный из слоистых композиционных материалов, в комлевой части которого установлены наружные металлические пластины и выполнены стыковочные отверстия со втулками в них, и хвостовую часть в виде сотового наполнителя и обшивки, верхняя и нижняя полки комлевой части лонжерона выполнены в виде чередующихся слоев композиционного материала и слоев металлической фольги, при этом в комлевой части выполнены два дополнительных отверстия со втулками в них для болтового соединения наружных металлических пластин с полками лонжерона и между собой, причем оси этих болтовых соединений разнесены между собой по хорде и по радиусу лопасти на расстояния, составляющие 0,5-0,7 расстояния между осями стыковочных отверстий.

Слои металлической фольги имеют разную длину по радиусу лопасти.

Введение в комлевую часть лонжерона усиливающих слоев металлической фольги в виде пакетов в сочетании со стеклонитью позволяет сформировать лопасть рулевого винта из композиционных материалов с заданной конструкцией стыковочного узла и с требуемыми характеристиками.

Наличие двух дополнительных болтовых соединений, разнесенных меду собой в соответствии с указанным соотношением, обеспечивает стягивание пакета из армирующей фольги, композиционного материала и металлических накладок с обеспечением требуемых прочности и ресурса лопасти.

Слои металлической фольги имеют разную длину по радиусу лопасти, плавно сходя на нет в направлении переходного участка к хвостовой части лопасти. Плавное изменение количества армирующих слоев фольги и стеклоткани в направлении регулярного профиля лопасти за счет изменения длины слоев) способствует плавному включению хвостовой части лопасти в восприятие внешних нагрузок на лопасть и позволяет создать необходимые жесткостные свойства в плоскости наименьшей и наибольшей жесткости для обеспечения необходимого спектра частот собственных колебаний.

Заявляемая конструкция лопасти рулевого винта вертолета поясняется чертежами, где изображены:

на фиг.1 - общий вид лопасти в плане;

на фиг.2 - сечение А-А фиг.1;

на фиг.3 - сечение Б-Б фиг.1;

на фиг.4 - сечение С-С фиг.1;

на фиг.5 - сечение Д-Д фиг.1;

на фиг.6 - сечение Е-Е фиг.1;

на фиг.7 - сечение Б-Б лонжерона;

на фиг.8 - комлевая часть лопасти в плане;

на фиг.9 - сечение К-К фиг.1;

на фиг.10 - концевая часть лопасти;

на фиг.11 - схема слоев лонжерона, продольное сечение.

Лопасть рулевого винта вертолета изготовлена из композиционных материалов и содержит лонжерон 1 и хвостовую часть 2 (фиг.1). Лонжерон 1 замкнутого профиля выполнен методом намотки, а в его комлевой части 3 в верхней и нижней полках 4 слои композиционного материала 5, например стеклопластиковой ленты и связующего, чередуются с усиливающими пакетами из слоев металлической фольги 6, заключенными между слоями стеклоткани 7.

В комлевой части 3 лопасти с наружных сторон верхней и нижней полок 4 лонжерона 1 установлены плоские металлические пластины 8, например стальные. В комлевой части 3 выполнены стыковочные отверстия с втулками 9. Для болтового соединения металлических пластин 8 с полками 4 лонжеронов 1 и между собой выполнены два отверстия со втулками 10 в них для установки болтов 11 и 12 (фиг.9). Причем ось отверстия под болт 10 смещена относительно оси отверстия под болт 11 по хорде и по радиусу лопасти на расстоянии l=(0,5-0,7) L, где L - расстояние между осями втулок стыковочных отверстий 9.

Усиливающие пакеты со слоями металлической фольги 6 имеют различную длину по радиусу лопасти для плавного уменьшения количества армирующих слоев в направлении регулярного профиля лопасти (фиг.11). Таким образом, армирующие слои фольги плавно исключаются из композиционного материала лонжерона, начиная от полок 4 комлевой части к первой части лопасти.

Форма торца комлевой части 3 и расположение стыковочных отверстий с втулками 9 выполнены в соответствии с ответными деталями втулки рулевого винта (показано пунктиром на фиг.1). Со стороны торца комлевой части 3 лонжерон 1 заглушен.

Хвостовая часть 2 выполнена в виде сотового наполнителя 13 и обшивки 14, соединенных с помощью клея с лонжероном 1 по его задней стенке и между собой.

На носке лопасти установлена металлическая оковка 15. Лопасть снабжена нагревательными накладками 16 противообледенительной системы. В концевой части лонжерона 1 под крышкой 17 установлены балансировочные пластины 18. На хвостовой части установлены стрингер 19 и концевой обтекатель 20.

Композиционная лопасть рулевого винта предлагаемой конструкции позволяет без конструктивных изменений втулки рулевого винта установить ее на существующие серийные вертолеты.

Формула изобретения

1. Лопасть рулевого винта вертолета, содержащая полый лонжерон, выполненный из слоистых композиционных материалов, в комлевой части которого установлены наружные металлические пластины и выполнены стыковочные отверстия с втулками в них, и хвостовую часть в виде сотового наполнителя и обшивки, отличающаяся тем, что верхняя и нижняя полки комлевой части лонжерона выполнены в виде чередующихся слоев композиционного материала и слоев металлической фольги, при этом в комлевой части выполнены два дополнительных отверстия с втулками в них для болтового соединения наружных металлических пластин с полками лонжерона и между собой, причем оси этих болтовых соединений разнесены между собой по хорде и по радиусу лопасти на расстояния, составляющие 0,5-0,7 расстояния между осями стыковочных отверстий.

2. Лопасть по п.1, отличающаяся тем, что слои металлической фольги имеют разную длину по радиусу лопасти.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11