многофункциональное хвостовое оперение одновинтового вертолета

Формула изобретения

Многофункциональное хвостовое оперение, содержащее продольные ребра, установленные на внешней стороне одного борта хвостовой балки вертолета, отличающееся тем, что ребра прикреплены к хвостовой балке поперечными накладками через упругодиссипативные прокладки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к вертолетостроению и может быть использовано для улучшения летных характеристик одновинтовых вертолетов на всех режимах полета и увеличения ресурса хвостовой балки.

Наиболее близким к изобретению является устройство, частично компенсирующее реактивный момент несущего винта и состоящее из продольных гребней, жестко установленных по одному борту хвостовой балки, вдоль ее продольных элементов (патент США 4708305, МПК В 64 С 5/06, 27/06, 1987).

Однако, такое устройство эффективно только на режиме висения и на малых скоростях горизонтального полета вертолета, когда гребни обтекаются индуктивным потоком несущего винта, что ограничивает его эксплуатационные возможности.

Техническим результатом изобретения является гашение изгибных волн хвостовой балки, частичная компенсация реактивного момента несущего винта на режиме висения и малых скоростях полета и повышение продольной устойчивости на значительных горизонтальных скоростях полета.

Для этого многофункциональное хвостовое оперение содержит продольные гребни, установленные на внешней стороне одного борта хвостовой балки вертолета, в общем случае не параллельные продольным элементам хвостовой балки, имеющие нулевой угол атаки к потоку при горизонтальном полете и закрепленные поперечными накладками к хвостовой балке через упругодиссипативные прокладки.

При полете вертолета наблюдается вибрация рулевого винта, вызванная аэродинамическими силами и массовым эксцентриситетом лопастей, кроме того существует низкочастотная вибрация значительной амплитуды, вызванная неустойчивостью режима вихревого кольца, который возникает при движении рулевого винта в сторону своего индуктивного потока.

Вибрация рулевого винта передается проводке путевого управления, а через хвостовую балку на центральную часть фюзеляжа.

Использование конструкции, при которой гребни соединены накладками с продольными силовыми элементами хвостовой балки через упругодиссипативные прокладки, позволяет демпфировать колебания за счет внутреннего трения материала прокладки. Варьирование количества ребер и их углового расположения по поверхности хвостовой балки позволяет эффективнее влиять на демпфирование вертикальных или горизонтальных колебаний. Также, такая конструкция позволяет амортизировать динамические нагрузки хвостовой балки при посадке вертолета с большой вертикальной скоростью снижения.

На режимах висения и малой скорости, гребни, выступающие над поверхностью хвостовой балки, обеспечивают отрыв индуктивного потока несущего винта от одного борта хвостовой балки, что приводит к появлению боковой силы и момента, стремящегося компенсировать реактивный момент несущего винта.

Использование накладок позволяет выполнить гребни не зависящими от расположения продольных силовых элементов хвостовой балки, что необходимо для получения нулевого угла атаки гребней набегающему потоку при нулевом угле тангажа при значительных горизонтальных скоростях. В этом случае, гребни имеют минимальное аэродинамическое сопротивление и эффективно влияют на продольную устойчивость вертолета.

На больших скоростях горизонтального полета, ребра, при появлении ненулевого угла тангажа фюзеляжа, стремятся вернуть вертолет в прежнее положение, что приводит к увеличению продольной устойчивости вертолета. Фактором, значительно повышающим эффективность на этих режимах, является взаимная интерференция обтекания хвостовой балки и ребер. При необходимости сохранения устойчивости вертолета на прежнем уровне возможно уменьшение площади стабилизатора.

На фиг.1 показано устройство, состоящее из двух ребер, установленное на хвостовой балке вертолета, в прямоугольной проекции, вид сбоку и сзади; на фиг.2 - разрез ребра, установленного на хвостовой балке, в аксонометрической проекции; на фиг.3 - общий вид хвостового оперения.

Многофункциональное хвостовое оперение состоит из гребней 1, соединенных при помощи накладок 3, через упругодиссипативные прокладки 4 с хвостовой балкой вертолета 2. Геометрия, пространственное расположение и жесткость ребер выбираются из условий возможности гашения вибрации на хвостовой балке, обеспечения максимальной разности давлений между правым и левым бортами хвостовой балки одновинтового вертолета и обеспечения нулевого угла атаки к набегающему потоку при горизонтальном полете.

Многофункциональное хвостовое оперение работает следующим образом. При передаче вибрации рулевого винта через хвостовую балку на центральную часть фюзеляжа, возникают поперечные волны хвостовой балки, которые вызывают деформацию упругодиссипативной прокладки. При этом внутреннее трение материала прокладки преобразует энергию изгибных волн в рассеянную тепловую энергию. На режиме висения или малой горизонтальной скорости, хвостовая балка обтекается главным образом индуктивным потоком несущего винта. Гребни 1 отрывают поток от одного борта хвостовой балки, что приводит к местному уменьшению скорости, повышению давления и появлению силы и момента, стремящихся компенсировать реактивный момент несущего винта. После разгона вертолета до значительных горизонтальных скоростей, хвостовая балка обтекается только горизонтальным набегающим потоком. На этом режиме, гребни, имея нулевой угол атаки при нулевом угле тангажа, имеют минимальное аэродинамическое сопротивление и не создают управляющих моментов. При появлении ненулевого угла тангажа ребра получают ненулевой угол атаки, что приводит к появлению аэродинамической силы и неуравновешенного момента, стремящегося вернуть фюзеляж в исходное положение. Таким образом, повышается продольная устойчивость вертолета.