ЛОПАСТЬ РУЛЕВОГО ВИНТА ВЕРТОЛЕТА

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.