Устройство крепления лопасти к втулке винта с многослойной крепежной деталью, лопасть винта, снабженная такой деталью, и винт с такими лопастями - RU2114762C1

Чертежи

Показать все 20 чертежа(ей)

Описание

Изобретение касается устройства соединения лопасти с винтом с многослойной крепежной деталью, предназначенной для крепления лопасти винта, предпочтительно снабженной в основании подобной крепежной деталью, к втулке многолопастного винта с изменением шага, используемого в качестве хвостового винта, в частности в обтекателе, летательного аппарата тяжелее воздуха, а именно вертолета.

Изобретение относится также к многолопастному хвостовому винту в обтекателе с изменением шага, а также к лопасти, снабженной слоистой крепежной деталью, в частности, предназначенной для оборудования винта согласно изобретению.

Лопасть согласно изобретению, крепящаяся к втулке винта, радиально, внутренним концом (по отношению к оси втулки), по меньшей мере одного пучка из композиционного материала, работающего на кручение и предпочтительно также на изгиб крепления лопасти и известная из патентов Франции [1 и 2], содержит: жесткую оболочку с обтекаемым профилем, продолжением которой со стороны втулки винта служит комель трубчатой формы; прочный каркас, по меньшей мере часть которого расположена внутри оболочки, вдоль нее; и крепежную часть лопасти, содержащую по меньшей мере один крепежный пучок лопасти, протяженный в направлении продолжения оболочки по ее длине, при этом указанный пучок работает на кручение вокруг своей продольной оси, выполнен из композиционного материала, содержащего однонаправленные волокна, агломерированные отвержденной синтетической смолой, связан с указанным каркасом и частично выступает из оболочки лопасти, проходя через ее трубчатый комель.

Свойство протяженного пучка из композиционного материала закручиваться позволяет осуществлять управление шагом лопасти кручением пучка вокруг его продольной оси, а его гибкостные свойства позволяют ему выдерживать колебания при угловых биениях и при качании лопасти.

В обоих вышеуказанных патентах описано, что крепежная часть лопасти состоит из внутренней, в радиальном направлении, торцевой части, выступающей из оболочки и проходящей через трубчатый комель лопасти, единственного пучка слоистых нитей, который загибается на самого себя, образуя две прилегающие друг к другу или слегка разведенные, параллельные половины, составляющие большую часть, закрепленную внутри оболочки, лонжерона в виде протяженной пластины, с продольной осью параллельной оси лопасти.

Эта крепежная часть выполнена таким образом в виде петли, что позволяет индивидуально крепить каждую лопасть к втулке лопасти, надевая петлю на единственную металлическую катушку крепления, крепящуюся болтом к втулке винта.

Для этого толщина крепежной части, измеряемая по оси катушки, постепенно увеличивается от части пучка, закрепленного внутри оболочки, к свободному концу петли, огибающей металлическую катушку, а ее ширина, измеренная в направлении от передней кромки к задней кромке лопасти, постепенно уменьшается соответственно, при этом площадь сечения пучка остается неизменной.

Способы изготовления лопастей согласно указанным патентам отличаются большой длительностью и сложностью технологического процесса и, следовательно, дороги, также как и сами лопасти. Действительно, конструкция петлеобразной крепежной части этих лопастей заставляет изгибать волокна, придавая им кривизну небольшого радиуса с риском разрыва волокон при этой операции намотки слоистых нитей. Кроме того, из-за переменного радиуса изгиба волокон, в зависимости от их положения в толще пучка, причем тем меньшим, чем ближе к центру находится волокно, трудно при изготовлении мотка обеспечивать равномерное натяжение волокон, нужное для эквивалентного участия всех волокон крепежной петли в передаче растягивающих нагрузок на весь пучок. Наконец, из-за заданности площади поперечного сечения пучка слоистых нитей в крепежной части лопасти в виде петли, не представляется возможным оптимизировать геометрию поперечного сечения пучка независимо от металлической катушки крепления с целью поиска лучшего распределения внутренних напряжений и жесткости в пучке при кручении.

Задачей изобретения является устранение недостатков, связанных с конфигурацией в виде петли крепежной части лопасти, и предложение устройства для соединения лопасти с втулкой винта и лопастей указанного типа, которые обладали бы более выгодными свойствами и были бы более экономичными, чем те, которые составляют предмет упомянутых патентов.

Целью изобретения является также предложить устройства крепления лопасти, по меньшей мере частично состоящей из композиционного материала, к втулке винта и лопасть с крепежной частью, содержащей по меньшей мере один работающий на кручение пучок из композиционного материала, конструкции которых позволяют оптимальным образом использовать материал и объем, а также не разрывать и не нарушать расположение однонаправленных волокон работающего на кручение пучка крепежной части лопасти в зоне устройства крепления лопасти к втулке винта.

В частности, целью изобретения является предложить устройство для соединения лопасти с втулкой винта и лопасть вышеописанного типа, обеспечивающие улучшение усталостной прочности лопасти, и более точно ее средств крепления к втулке винта, за счет оптимизации геометрии поперечного сечения работающего на кручение пучка из композиционного материала крепежной части лопасти с целью лучшего распределения напряжений и жесткости при кручении независимо от типа средств, удерживающих лопасть, закрепленную на втулке винта.

Еще одной целью изобретения является предложить устройство соединения лопасти с втулкой винта и лопасть вышеописанного типа, конструкция которых позволила бы уменьшить стоимость их изготовления.

Для этого, предметом изобретения является устройство соединения лопасти и втулки винта, предназначенное для крепления к втулке ротора по меньшей мере одной лопасти вышеописанного типа, отличающееся тем, что оно содержит для по меньшей мере одного работающего на кручение пучка крепежной части лопасти многослойную крепежную деталь, содержащую по меньшей мере два слоистых элемента, между которыми вставляется и к которым крепится торцевой соединительный участок указанного пучка, служащий для его крепления к втулке винта, указанный торцевой участок находится со стороны, противоположной оболочке лопасти, и сплющен до плоской формы, каждый слоистый элемент содержит стопу из наложенных друг на друга по меньшей мере двух слоев волокон, связанных отвержденной синтетической смолой, по крайней мере одна из смол пучка и слоистой крепежной детали при этом жестко связывает указанные слоистые элементы с указанным торцевым участком, блок жестко связанных вместе указанной слоистой крепежной детали и торцевого участка указанного пучка опирается в сторону оболочки на средства удержания слоистой крепежной детали лопасти, закрепленной на втулке винта.

Такое устройство крепления имеет преимущество, заключающееся в том, что соединение через слоистую крепежную деталь работающего на кручение пучка лопасти со средствами крепления лопасти на втулке винта позволяет передавать этой втулке винта центробежные усилия, идущие от лопасти и воздействующие на пучок на двух уровнях: с одной стороны, происходит передача осевых нагрузок, действующих на пучок в слоях волокон слоистых элементов крепежной детали, усилием сдвига, стремящимся срезать связь между указанным пучком и указанными слоями волокон слоистых элементов; с другой стороны, происходит передача усилий, действующих на указанные слои волокон в указанных средствах удержания слоистой крепежной детали лопасти на втулке винта в виде перегрузок растяжения, сдвига и сжатия в самих слоях волокон, агломерированных смолой.

Таким образом, возможно оптимально использовать объем, предназначенный для крепления лопасти к втулке винта путем оптимального использования композиционных материалов, составляющих слоистую крепежную деталь лопасти без нарушения положения и без разрывов однонаправленных волокон работающего на кручение пучка в той части этого пучка, которая жестко соединена со слоистой деталью крепления.

Можно также оптимизировать геометрию сечения работающего на кручение пучка для получения желаемого распределения напряжений и жесткости при кручении с тем, чтобы улучшить усталостную прочность лопасти и ее крепежной части, связывающей ее с втулкой винта, без усложнения строения слоистой крепежной детали, форма и размер которой, в частности поперечное сечение слоистых составных элементов, выбираются в зависимости от вида креплений к втулке винта для того, чтобы получить возможность хорошей передачи на них усилия.

Как упомянуто выше, изобретение также имеет своим предметом лопасть винта, в частности многолопастного винта с изменением шага, используемого в качестве хвостового винта, предпочтительно в обтекателе, для летательного аппарата тяжелее воздуха, а именно вертолета, лопасть вышеописанного типа, отличающуюся тем, что по меньшей мере один пучок, работающий на кручение крепежной части лопасти, имеет со стороны, противоположной оболочке, торцевой участок для связи пучка с втулкой винта, представляющий собой сплющенный до плоского состояния участок, вставленный между двумя слоистыми элементами и жестко соединенный с ними слоистой крепежной детали, устройства крепления лопасти на втулке винта согласно изобретению.

Наконец, предметом изобретения является многолопастный винт, в частности, с изменением шага, используемый в качестве хвостового винта в обтекателе, для винтокрылого летательного аппарата, а именно для вертолета. Изобретение предлагает винт, общее строение которого аналогично известному винту [2] , габариты и привод которого могут быть сохранены неизменными с тем, чтобы многолопастный винт согласно изобретению был бы взаимозаменяемым с известным винтом.

Для решения этой задачи многолопастный винт, содержащий
приводной вал, приводимый во вращение вокруг оси вращения винта,
втулку винта, жестко соединенную во вращении с приводным валом,
несколько лопастей, каждая из которых соединена с втулкой винта своей крепежной частью, содержащей по меньшей мере один протяженный и работающий на кручение пучок из композиционного материала, отличается тем, что каждая лопасть представляет собой лопасть со слоистой крепежной деталью согласно изобретению, крепежная часть которой соединена с втулкой винта с помощью устройства соединения лопасть-втулка винта, выполненного в соответствии с изобретением и как описано выше.

На фиг. 1 показан схематичный вид в перспективе с частичным вырывом участка лопасти со стороны ее комеля и ее крепежной части, которой она соединяется с втулкой винта (не показана);
на фиг. 2 - схематичный вид сбоку с частичным разрезом устройства для соединения крепежной части лопасти, аналогичной лопасти, представленной на фиг. 1, с втулкой винта; на фиг. 3 - схематичный вид в разрезе III-III на фиг. 2, показывающий в плане слоистую крепежную деталь, форма которой отличается от формы лопасти по фиг. 1;
на фиг. 4 - схематичный вид сбоку торца крепежной части лопасти с работающим на кручение пучком в виде единственной пластины и слоистой крепежной детали этой крепежной части;
на фиг. 5 и 6 - соответственно, поперечные разрезы V-V и VI-VI на фиг. 4;
на фиг. 7 - вид, аналогичный фиг. 4, крепежной части лопасти с несколькими работающими на кручение пучками - с двумя пластинами с одинаковыми поперечными сечениями;
на фиг. 8 - разрез VIII-VIII на фиг. 7;
на фиг. 9 - вид, аналогичный виду на фиг. 4, крепежной части лопасти с несколькими работающими на кручение пучками - с тремя пластинами различных поперечных сечений;
на фиг. 10 - разрез X-X на фиг.9;
на фиг. 11 - схематичный вид сбоку с частичным разрезом устройства для соединения лопасти с крепежной частью, образованной единственным работающим на кручение пучком в виде одной пластины, с втулкой винта;
на фиг. 12 - разрез XII -XII на фиг. 11, на котором показана форма в плане слоистой крепежной детали и пластины работающего на кручение пучка лопасти;
на фиг. 13 и 14 - два схематичных вида сверху двух вариантов устройства соединения лопасть-втулка винта с несколькими, прикрепленными к втулке винта, крепежными частями соседних лопастей и их крепежными слоистыми деталями;
на фиг. 15 - вид, аналогичный виду на фиг.11, для лопасти из композиционного материала с работающими на кручение пучками, представляющими одно целое с каркасом лопасти по фиг.1, для хвостового винта в обтекателе вертолета;
на фиг. 16 - вид, аналогичный виду на фиг. 12, для лопасти по фиг. 15;
на фиг. 17 - вид, аналогичный виду на фиг. 15, для металлической лопасти, каркас которой не составляет одно целое с ее крепежной частью с работающими на кручение пучками;
на фиг. 18 - вид, аналогичный виду на фиг. 16, для металлической лопасти по фиг. 17, также предназначенной для хвостового винта вертолета в обтекателе;
на фиг. 19 - по существу горизонтальный разрез хвостовой части фюзеляжа или оперения вертолета, оборудованного хвостовым или рулевым винтом в обтекателе, согласно изобретению;
на фиг. 20 - частичный осевой разрез винта по фиг. 19;
на фиг. 21 - частичный схематичный радиальный вид сбоку с частичным разрезом винта по фиг. 20.

Показанная на фиг. 1 лопасть 1 содержит рабочую часть 2, продолжением которой со стороны, противоположной концу лопасти (не показан), служит трубчатый комель 3 лопасти, через который наружу выходит крепежная часть 4, которой лопасть 1 крепится к втулке винта.

В своей рабочей части 2 лопасть 1, в основном выполненная из композиционных материалов, содержит жесткую оболочку 5, имеющую форму желаемого аэродинамического профиля и протяженную в продольном направлении по размеру лопасти, прочный каркас, представляющий собой лонжерон б, размещенный в продольном направлении внутри оболочки 5 и расположенный параллельно продольной оси лопасти, и элемент заполнения 7, размещенный внутри оболочки 5 между лонжероном 6 и задней кромкой 8 лопасти.

Лопасть может также содержать накладку из титана или нержавеющей стали для защиты передней кромки 9, передний элемент заполнения и/или усилительные слои из композиционного материала передней части лопасти, размещенные внутри оболочки 5 лопасти, между лонжероном 6 и передней кромкой 9, а также, в некоторых случаях, упрочняющую рамку задней кромки лопасти 8 (передний элемент заполнения, защитные накладки, усилительные слои и упрочняющие рамки на фиг. 1 не показаны).

Оболочка 5 может быть выполнена в соответствии с упомянутым французским патентом [2] наложением снаружи-внутрь лопасти двух слоев ткани из стеклянных или арамидных волокон, расположенных таким образом, что, например, их основные нити перекрещиваются под прямым углом и расположены под углом в 45^o по отношению к продольной оси лопасти, и двух слоев ткани из угольных волокон, предпочтительно также перекрещивающихся в расположенных под углом в 45^o, совокупность всех этих слоев агломерируется отвержденной синтетической смолой так, что образуется полая коробчатая структура, обеспечивающая жесткость при кручении всей лопасти.

Задний элемент заполнения 7, как и передний, если он имеется, представляет собой элемент из легкого синтетического материала, например, вспененного или ячеистого, наружная форма которого соответствует внутреннему объему оболочки 5 между лонжероном 6 и задней кромкой 8 лопасти.

Лонжерон 6 состоит из единственного мотка или пучка высокопрочных, органических или неорганических, однонаправленных продольных волокон, связанных отвержденной синтетической смолой, этот моток выполнен в виде протяженной пластины, сплошного, по существу прямоугольного сечения и представляет собой лонжерон известного типа [2] из слоистых нитей из арамидного волокна, агломерированных термоотверждаемой смолой.

Своими верхней и нижней сторонами лонжерон 6 жестко связан либо непосредственно, либо через накладки из композиционного материала с оболочкой 5, в которой он размещен. Этот лонжерон б, предназначенный для восприятия центробежных усилий, действующих на вращающуюся лопасть 1, составляет своей концевой в радиальном направлении внутренней (по отношению к оси втулки винта, с которой соединяется лопасть) частью крепежную часть 4, которая выступает из рабочей части 2 лопасти, проходя через трубчатый комель 3 лопасти.

Этот комель 3 лопасти имеет оболочку, которая является продолжением тканевых волокнистых слоев, составляющих оболочку 5 и содержит, кроме того, усилительные тканевые волокнистые слои 10, которые располагаются внутри оболочки комеля 3 для придания ей необходимой толщины. Комель имеет, таким образом, вид полого цилиндра, конец которого по радиусу винта (со стороны крепежной части 4) постепенно утоньшается, а наружный (по радиусу винта) конец комеля связан с рабочей частью лопасти 2 переходным участком 11, длина которого близка к длине хорды лопасти 1. Комель 3 лопасти охвачен опорной деталью, с которой он жестко связан и которая представляет собой металлическую муфту управления шагом лопасти, которая не показана на фиг. 1, но представлена на фиг. 20 и 21 и описана ниже со ссылками на эти фигуры.

Крепежная часть 4, которая выступает наружу из оболочки 5, проходя через комель 3, содержит два крепежных пучка 12a и 12b лопасти, протяженных, как продольное продолжение оболочки 5, и более точно, как продолжение лонжерона 6, так как оба пучка 12а и 12b получены разделением на две равных половины единственного пучка в виде пластины, составляющего лонжерон 6. Каждый из пучков 12а и 12b имеет, следовательно, ту же композиционную структуру, что и лонжерон 6 из единственной пластины, с которым они составляют одно целое, пучки 12а и 12b имеют вид двух пластин с одинаковыми прямоугольными поперечными сечениями и их нижние и верхние поверхности представляют собой плоские и параллельные большие стороны параллелепипеда, соответствующего этим сечениям. Два пучка в виде пластин 12а и 12b постепенно расходятся в направлении, перпендикулярном их нижним и верхним плоским поверхностям, начиная от их конца, которым они соединены в лонжероне 6 и до их противоположных торцевых крепежных участков 13а и 13b, которыми пластины 12а и 12b, каждая из которых работает на кручение вокруг своей продольной оси, жестко соединяются друг с другом и крепятся к втулке винта слоистой крепежной деталью 14.

Слоистая крепежная деталь 14 содержит три слоистых элемента: верхний 14а, нижний 14b и вставной или промежуточный 14с, расположенные по вертикали один над другим, так что торцевой крепежный участок 13а верхней пластины 12а вставлен между верхним слоистым элементом 14а и промежуточным слоистым элементом 14с, а торцевой участок 13b нижней пластины 12b вставлен между промежуточным слоистым элементом 14с и нижним слоистым элементом 14b. Каждый из слоистых элементов 14а, 14b и 14с состоит из стопы из нескольких слоев, например из 10 - 20 слоев, неорганических или органических армирующих высокопрочных волокон, связанных синтетической отвержденной смолой. В каждом волокнистом слое слоистых элементов волокна образуют плоскую структуру, например, нетканую плоскую структуру, волокнистую плоскую балку, плетеную структуру из волокон или, что предпочтительно, ткань из предварительно пропитанных смолой волокон. Предпочтительно, чтобы армирующие волокна слоев слоистых элементов 14а, 14b и 14с и смола, связывающая эти волокна, были соответственно того же вида (или по меньшей мере совместимы с ними), что и волокна и синтетическая агломерирующая смола, составляющие пучки в виде работающих на кручение пластин 12а и 12b, которые, как и лонжерон 6, могут выполняться в виде пучка прилегающих друг к другу слоистых нитей или наложением полотен однонаправленных, предварительно пропитанных смолой волокон, например шестнадцати полотен волокон каждое толщиной в 0,13 мм, для каждой из двух пластин 12а и 12b. В этом случае каждый слоистый элемент 14а, 14b, 14с состоит, например, из стопы из 15-20 листов или слоев ткани из волокон, нити утка и основы которых направлены под углом 45^o к продольному направлению работающей на кручение пластины 12a или 12b, которая сама расположена вдоль продольной оси лопасти 1.

Три слоистых элемента 14а, 14b и 14с имеют в плане форму, расширяющуюся в обе стороны от торцевых крепежных участков 13а и 13b, имеющих по существу прямоугольную форму на продолжении и на концах пластин 12а и 12b.

Расширяющаяся по отношению к торцевым крепежным участкам 13а и 13b форма каждого слоистого элемента 14а, 14b и 14с образована боковыми сторонами этих элементов, выступающими в сторону относительно торцевых участков 13а и 13b и имеющими в той части каждого слоистого элемента, которая обращена к оболочке 5, вогнутую зону 15, обращенную в ту, или другую сторону от лопасти и к ее оболочке 5, тогда как противоположные концы лопасти слоистых элементов 14а, 14b и 14с образованы их сходящимися плоскими боковыми сторонами, образующими по существу трапецеидальные концевые участки этих слоистых элементов, причем продолжения этих сходящихся боковых плоских сторон слоистых элементов предпочтительно пересекаются на оси вращения винта, к втулке которого должна крепиться лопасть.

Для заполнения пространства, ограниченного выступающими по отношению к торцевым крепежным участкам 13а и 13b частями соседних слоистых элементов 14а, 14b и 14с, слоистая крепежная деталь 14 содержит также четыре боковых заполняющих слоистых элемента, два из которых 17а прилегают к одной из боковых сторон торцевого крепежного участка 13а между боковыми выступающими частями верхнего и среднего слоистых элементов 14а и 14с, а два других 17b, располагаются каждый, прилегая к одной из боковых сторон торцевого участка 13b и между выступающими боковыми частями среднего и нижнего слоистых элементов 14с и 14b. Эти боковые заполняющие слоистые элементы 17а и 17b имеют слоистую структуру, аналогичную структуре других слоистых элементов 14а, 14b и 14с, и их боковые стороны противоположные той, к которой они прилегают к одному из торцевых участков крепления 13а и 13b, так же, как и боковые стороны слоистых элементов 14а, 14b и 14с, имеют вогнутую зону 18, являющуюся продолжением вогнутых зон 15 слоистых элементов 14а, 14b и 14с, так же, как и плоские боковые стороны 19 слоистых боковых заполняющих элементов 17а и 17b, продолжают плоские боковые стороны 16 слоистых элементов 14а, 14b и 14с и плоская сторона 19 одного бокового заполняющего слоистого элемента сходится с плоской стороной 19 другого такого же элемента.

Отверждение одной или нескольких агломерирующих или пропитывающих смол различных волокнистых слоев различных слоистых элементов 14а, 14b, 14с, 17а, 17b и слоистых нитей или полотен однонаправленных волокон, работающих на кручение пластин 12а и 12b, а также их крепежных торцевых участков 13а и 13b обеспечивает жесткое соединение всех слоистых элементов крепежной детали 14 с крепежными торцевыми участками 13а и 13b обеих работающих на кручение пластин 12а и 12b крепежной части 4 лопасти 1.

Ниже, со ссылками на фиг. 2 и 3 описывается метод монтажа лопасти 1 в винте и, в частности, метод крепления такой лопасти 1 с помощью ее слоистой крепежной детали 14.

На этих фигурах схематично представлена крепежная часть лопасти 24, аналогичная крепежной части 4 с несколькими пучками, с двумя работающими на кручение пластинами лопасти по фиг. 1.

Оба пучка в виде пластин 32а и 32b, выполненные из композиционного материала, протяженные, с прямоугольным сечением, своей большей стороной, расположенные по хорде лопасти и разведенные на некоторое расстояние в направлении, перпендикулярном большей стороне их поперечного сечения, представляют собой две пластины, работающие на кручение вокруг своих соответствующих продольных осей так, чтобы вся крепежная часть 24 была работающей на кручение относительно продольной оси, по существу параллельной или совпадающей с продольной осью лопасти. Эта крепежная часть 24 несет на своем свободном конце, противоположном оболочке лопасти, слоистую крепежную деталь 34, верхний 34а, нижний 34b и средний 34с слоистые элементы которой имеют такую же слоистую структуру, как и слоистые элементы крепежной детали 14 лопасти по фиг. 1, и жестко соединены за счет отверждения смолы или смол агломерации с торцевыми крепежными участками 33а и 33b двух работающих на кручение пластин 32а и 32b.

В отличие от крепежной детали 14 по фиг. 1 слоистые элементы 34а, 34b и 34с слоистой крепежной детали 34 имеют в плане по существу квадратную или прямоугольную форму, ширина которой, рассматриваемая перпендикулярно продольному направлению пластин 32а и 32b, больше ширины этих пластин так, что слоистая крепежная деталь 34 значительно расширяется в обе стороны по отношению к пластинам 32а и 32b. Разумеется, боковые заполняющие слоистые элементы располагаются и в этом примере, прилегая к двум боковым сторонам торцевых крепежных участков 33а и 33b обеих пластин и между двумя слоистыми элементами 34а и 34с или 34с и 34b, между которыми вставлен и к которым жестко присоединен каждый торцевой крепежный участок 33а и 33b.

Два цилиндрических паза 35 выполнены во всех трех слоистых элементах 34а, 34b, 34с, располагаясь друг над другом и по обе стороны от продольной оси пластин 32а и 32b, в соответствии с полуцилиндрическими выемками, выполненными в слоистых боковых заполняющих элементах и с пазами такой же формы, выполненными по бокам пластин 32а и 32b, или в соответствии с поперечными сужениями этих пластин так, что слоистая крепежная деталь 34 и торцевые участки крепления 33а и 33b, с которыми они жестко связаны, могут быть закреплены в радиальной, открывающейся наружу серьге, образованной на втулке винта 36 двумя фланцами 37 и 38 этой втулки. Фиксирование крепежной слоистой детали 34 и крепежной части 24 обеспечивается двумя параллельными осями 39, вставленными в цилиндрические пазы 35 слоистых элементов крепежной детали 34 и в пазы или сужения боковых заполняющих элементов и двух торцевых участков крепления 33а и 33b, а также в два коаксиальных отверстия, выполненных в радиально выступающих фланцах 37 и 38 втулки винта 36.

Для упрощения демонтажа крепежной части 24 лопасти и ее крепежной слоистой детали 34, укрепленных на втулке винта 36, в качестве фиксирующих осей 39 используют болты, опирающиеся головкой 39а на верхнюю поверхность верхнего радиально выступающего фланца 37 втулки винта 36, а на резьбовой конец 39b болтов 39, выступающий вниз на нижней поверхности нижнего радиально выступающего фланца 38 втулки винта 36, навинчивается гайка 40, прижимаясь к этому нижнему фланцу 38.

Таким образом, лопасть, содержащая крепежную часть 24, крепится к втулке винта 36 устройством соединения или крепления лопасть-втулка винта, которое содержит, с одной стороны, жестко связанную с крепежной частью 24 лопасти слоистую крепежную деталь 34 и, с другой стороны, две съемные оси 39, съемно соединенные с втулкой винта 36, и представляет собой средства фиксации крепежной детали 34 и соответствующей лопасти на втулке винта 36, расположенные по обе стороны от работающих на кручение пластин 32а и 32b крепления лопасти, на уровне их торцевых участков 33а и 33b соединения с крепежной деталью 34, форма которой позволяет ей опираться на обе оси 39.

При работе винта центробежные силы, действующие на лопасть, создают в ее крепежной части 24 осевые усилия в работающих на кручение пучках 32а и 32b, это приводит к тому, что блок жестко связанных между собой слоистой крепежной детали 34 и торцевых участков 33а и 33b пучков 32а и 32b упирается, в направлении к оболочке, в оси 39, представляющие собой средства фиксации слоистой крепежной детали 34 и лопасти на втулке винта 36. Усилия от работающих на кручение пучков 32а и 32b крепежной части 24 лопасти на втулку винта 36 передаются последовательно на двух уровнях. Передача осевых усилий от работающих на кручение пучков 32а и 32b в волокнистых слоях слоистых элементов 34а, 34b, 34с крепежной слоистой детали 34 происходит напряжением сдвига, возникающим между пучками 32а и 32b, точнее между их торцевыми крепежными участками 33а и 33b и слоями волокон слоистых элементов. Поэтому волокнистые слои слоистых элементов состоят из ткани, в которой волокна ориентированы по направлениям нитей основы и утка, которые наклонены под углом 45^o к продольной оси пучков 32а и 32b, что обеспечивает оптимальное поведение этих волокнистых слоев в том, что касается прочности на сдвиг (срез). Поэтому также желательно, чтобы боковые слоистые заполняющие элементы тоже состояли из набора волокнистых слоев из ткани, в которой нити утка и основы были бы наклонены таким же образом.

На втором уровне передача усилий от волокнистых слоев крепежной детали 34 на оси 39 крепления к втулке винта 36 происходит за счет напряжений сдвига, растяжения и сжатия в самих волокнистых слоях.

На фиг. 2 под позицией 25 показаны плоскости сдвига на уровне границ раздела между торцевыми участками крепления 33а и 33b работающих на кручение пластин 32а и 32b и слоистыми элементами крепежной детали 34, а на фиг. 3 соответственно под позициями 26, 27 и 28 показаны плоскости сдвига, зоны сжатия и плоскость растяжения при передаче напряжений усилий от слоистых элементов крепежной детали 34 через оси 39, расположенные по обе стороны от работающих на кручение пластин 32а и 32b, на втулку винта 36.

Ясно, что лопасть 1 по фиг. 1 может крепиться на втулке винта 36 такой, как показано на фиг. 2, таким же образом и в случае, когда вогнутые боковые стороны 15 и 18 слоистых элементов крепежной детали 14 имеют опорные поверхности, соответствующие по форме тем частям наружной поверхности осей 39, в которые они упираются, то есть, когда вогнутые стороны 15 и 18, например, имеют форму четверти боковой цилиндрической поверхности того же радиуса, что и цилиндрические оси 39 крепления к втулке винта 36. Кроме того, в этом случае достаточно, чтобы съемной была одна ось 39, чтобы можно было при необходимости снять соответствующую лопасть путем извлечения ее крепежной слоистой детали из серьги крепления во втулке винта.

На фиг. 4, 5 и 6 схематично представлена крепежная часть однопучковой лопасти 41, образованной единственным работающим на кручение пучком в виде пластины 42, которая является продолжением лонжерона лопасти за пределами ее оболочки. В этом варианте с одной пластиной крепежных частей, образованных несколькими пучками или пластинами, представленных на фиг. 1 и 2, слоистая крепежная деталь 44 содержит верхний слоистый элемент 44а и нижний слоистый элемент 44b, между которыми вставлен и с которыми жестко соединен отвержденной агломерирующей смолой торцевой крепежный участок 43 единственной работающей на кручение пластины 42. Как показано на фиг. 6, слоистая крепежная деталь 44 содержит также боковые заполняющие слоистые элементы 47, каждый из которых жестко связан с помощью отвержденной смолы с боковой стороной пластины 42, а также с выступающими по отношению к этой пластине 42 боковыми частями двух слоистых элементов 44а и 44b.

На фиг. 7 и 8 представлен вариант выполнения устройства по фиг. 2, где крепежная часть 24' лопасти сохраняет многопучковую структуру с двумя пластинами 32'а и 32'b с одинаковыми прямоугольными поперечными сечениями, крепежные торцевые участки 33'а и 33'b которых вставлены между слоистыми элементами 34'а, 34'с и 34'b слоистой детали 34' и жестко связаны с ними. Но кроме этого, чтобы гарантировать хорошее взаимное расположение двух пластин 32'а и 32'b в процессе изготовления лопасти, и, в частности, на этапе отверждения одной или нескольких агломерирующих смол всех составляющих деталей крепежной части 24' и ее крепежной детали 34', между участками работающих на кручение пластин 32'а и 32'b, прилегающими к их торцевым крепежным участкам 33'а и 33'b, жестко крепится вставной элемент 29, например, из эластомера. Этот вставной элемент 29 не только служит приспособлением для установки при изготовлении, но может также играть роль амортизатора кручения, когда обе пластины 32'а и 32'b подвергаются крутящим нагрузкам кручения вокруг их продольной оси, препятствующего всякому контакту обеих пластин между ними, что могло бы вызвать нарушение слоев вдоль кромки контакта. По той же причине слоистый средний элемент 34' с крепежной детали 34' выполняется достаточно толстым, чтобы помешать всякому контакту между двумя пластинами 32'а и 32'b в случае воздействия усилий кручения на крепежную часть 24' лопасти.

На фиг. 9 и 10 представлена многопучковая крепежная часть 51 лопасти, состоящая из трех работающих на кручение пластин с разными сечениями, полученных разделением одного и того же пучка, образующего единственный лонжерон лопасти. В этом варианте верхняя 52а и нижняя 52b пластины - прямоугольные с одинаковыми поперечными сечениями, расположенные на расстоянии по обе стороны от центральной пластины 52с, имеющей большее прямоугольное сечение, чем две другие пластины при той же толщине. Крепежные торцевые участки 53а, 53b, 53с этих трех пластин вставляются каждый и жестко крепятся, между двумя из четырех слоистых элементов 54а, 54 b, 54с, 54d слоистой крепежной детали 54, из которых элементы 54с и 54d - промежуточные вставки.

Следует отметить, что в вариантах выполнения, представленных на фиг. 4 - 10, соответствующая крепежная слоистая деталь всегда содержит боковые части, выступающие по обе стороны работающих на кручение пластины или пластин крепежной части лопасти, чтобы благодаря своей форме эта слоистая крепежная деталь могла всегда опираться в направлении к оболочке лопасти на органы крепления к втулке винта, такие как оси 39 на фиг. 2.

Разумеется, крепежная часть лопасти может иметь многие варианты структуры с несколькими пластинами или многопучковые, с одинаковыми или разными сечениями. Однако если пучок или пучки крепежной части не имеют вид пластины, то по крайней мере их крепежные торцевые участки обязательно должны быть выполнены плоскими, чтобы их можно было интегрировать в слоистую структуру соответствующей крепежной слоистой детали.

На фиг. 11 и 12 схематично показано соединение с втулкой винта 46 крепежной части лопасти 41 по фиг. 4 и 6, два слоистых элемента 44а и 44b соответствующей крепежной детали 44 имеют в плане такую же форму, как и слоистые элементы крепежной детали 14, показанной на фиг. 1, выступающую по обе стороны от единственной работающей на кручение пластины 42, крепежный торцевой участок 43, который вставлен между слоистыми элементами 44а и 44b крепежной детали 44, с которыми он жестко соединен. Эта крепежная деталь имеет расширенную часть, выступающую по бокам, ограниченную с каждой стороны боковой вогнутой поверхностью 45, форма которой представляет собой четверть цилиндрической боковой поверхности, продолженной плоской боковой поверхностью, сходящейся к продольной оси пластины 42 со стороны, противоположной этой последней. Таким образом, крепежная слоистая деталь 44 и крепежный торцевой участок 43 пластины 42 могут быть закреплены в серьге, образованной нижним радиально выступающим фланцем 48 в виде кольцевого диска, жестко связанного с корпусом втулки винта 46, и верхним фланцем 47 также в виде кольцевого диска, установленного с возможностью скольжения по корпусу втулки 46. Верхний радиально выступающий фланец 47 фиксируется на втулке 46 и крепежная деталь 44 с торцевым участком 43 удерживаются, таким образом, в образованной серьге двумя болтами 49, каждый из которых проходит в коаксиальные отверстия, выполненные одно в верхнем фланце или диске 47, а другое в нижнем фланце или диске 48, на эти болты слоистая крепежная деталь опирается своими боковыми вогнутыми сторонами 45, взаимодействующими с соответствующими частями боковой поверхности болтов 49. Болты 49 опираются своими головками 49а на верхнюю поверхность верхнего диска 47, а на их нижние нарезные концы 49b, выступающие из нижнего фланца 48, навинчивается гайка 50, завинчивание гайки обеспечивает фиксацию слоистой крепежной детали 44 между двумя дисками 47 и 48, а также жесткую связь верхнего диска 47 с остальной частью втулки винта.

В случае, когда слоистые крепежные детали имеют форму, показанную на фиг. 1 и 12, где их концы, противоположные работающим на кручение пучкам (пучку), имеют в плане трапецеидальную форму со сторонами, наклонными и сходящимися к оси вращения винта, к втулке которого крепятся соответствующие лопасти, появляется возможность монтировать крепежные детали и работающие на кручение пучки соседних лопастей так, чтобы они прилегали друг к другу своими наклонными сходящимися на оси винта сторонами. На фиг. 13 и 14 представлены два варианта монтажа такого типа.

На фиг. 13 показаны крепежные части 41 с единственной пластиной, работающей на кручение 42, жестко связанной со слоистой крепежной деталью 44 трех соседних лопастей многолопастного винта. Благодаря трапецеидальной форме в плане противоположного по отношению к соответствующей пластине 42 конца каждой слоистой крепежной детали 44 и выполнению геометрического условия, по которому противоположные наклонные стороны этой концевой части сходятся между собой так, что их продолжения пересекаются на оси вращения винта, слоистые крепежные детали 44 трех лопастей могут быть установлены так, что они прилегают друг к другу боковыми сторонами своих трапецеидальных частей и две прилегающие таким образом, друг к другу слоистые крепежные детали опираются своими вогнутыми боковыми сторонами на одну и ту же ось 49, фиксирующую их на втулке винта. Таким образом, слоистые крепежные детали 44 двух соседних лопастей опираются на общее фиксирующее их средство. Если так прилегают друг к другу своими боковыми сторонами все крепежные детали 44 всех лопастей, количество фиксирующих осей 49 всей совокупности лопастей равно числу лопастей и в этом случае достигается прекрасная установка лопастей в нужное положение и фиксация этого положения в радиальном направлении, так как в направлении наружу от оси винта это положение фиксируется осями 49, в которые упираются слоистые крепежные детали, а в направлении к оси винта положение слоистых крепежных деталей блокируется за счет клиновидной формы их трапецеидальной части. Кроме того, такой монтаж лопастей позволяет сохранять возможность индивидуального демонтажа каждой лопасти.

Как показано на фиг. 14, как и на фиг. 13, работающие на кручение пучки 42' крепежных частей 41' нескольких соседних лопастей винта расположены так, что их продольные оси пересекаются на оси винта А. Однако в отличие от варианта выполнения по фиг. 13 слоистые крепежные детали разных рассматриваемых лопастей составляют одну, единую слоистую крепежную часть 44', жестко связанную одновременно со всеми крепежными торцевыми участками разных пучков 42' этих лопастей, которыми могут быть несколько соседних лопастей винта или все его лопасти.

В случае, когда лопасти винта связаны своими крепежными частями 41' с одной и той же крепежной слоистой деталью 44', последняя выполняется в виде полного кольцевого диска, образованного наложением верхнего, нижнего и, возможно, промежуточного (промежуточных) (если каждая крепежная часть 41' содержит несколько работающих на кручение пучков 42') слоистых элементов, при этом крепежные торцевые участки работающих на кручение пучков 42' каждый вставляются между двумя соседними слоистыми элементами и жестко соединяются с ними, крепежной детали 44' и каждый из слоистых элементов сам состоит из набора наложенных друг на друга слоев ткани из волокон в виде кольцевых дисков, предварительно пропитанных агломерирующей отвержденной синтетической смолой, а боковые заполняющие слоистые элементы заполняют пустоты, образовавшиеся, в боковом направлении или по окружности вокруг оси А вращения винта, между торцевыми крепежными участками двух соседних пучков 42' двух прилегающих лопастей и в осевом направлении или по толщине крепежной детали 44'- между двумя соседними слоистыми элементами в виде кольцевых дисков.

Кольцевой диск, образующий крепежную деталь 44', имеет по наружному (в радиальном направлении - от оси винта) периметру, по окружности, полуцилиндрические выемки, образующие опорные поверхности, которыми слоистая крепежная деталь 44' опирается в радиальном направлении - наружу, на фиксирующие оси 49', удерживающие крепежные детали 44' в соединении с втулкой винта.

В этом примере общая для всех лопастей крепежная слоистая деталь 44' обеспечивает определенное уравновешивание усилий, в частности центробежных, воздействующих на разные лопасти и число фиксирующих осей 49' равно числу лопастей.

Однако возможно также, чтобы слоистая крепежная деталь 44' была общей лишь для нескольких соседних лопастей винта. В этом случае она состоит только из части диска, описанного выше, и занимает по окружности лишь некоторый угловой сектор, ограниченный двумя радиальными плоскостями, каждая из которых проходит через ось А вращения винта и геометрическую ось одной из фиксирующих цилиндрических осей 49', расположенных по обе стороны от обеих соответствующих соседних лопастей вместе взятых.

В этом случае выгодно, чтобы лопасти были поделены на группы из одинакового числа лопастей так, чтобы соответствующие слоистые крепежные детали занимали одинаковые части кольцевого диска и чтобы расположенные рядом друг с другом вокруг оси А винта они составляли полный кольцевой диск.

В варианте выполнения, показанном на фиг. 14, лучше, чтобы был а сохранена возможность индивидуального демонтажа каждой лопасти за счет съемного крепления ее крепежной части 41' к остальной части лопасти, например, как описано ниже со ссылками на фиг. 17 и 18.

На фиг. 15 и 16 схематично показана лопасть 1' со структурой, очень близкой к структуре лопасти по фиг. 1, а также ее монтаж на втулке винта, конструкция которой аналогична конструкции втулки винта по фиг. 11.

Как и лопасть 1 по фиг. 1, лопасть 1 ', показанная на фиг. 15 и 16, представляет собой лопасть, выполненную в основном из композиционных материалов, крепежная часть 4' которой многопучковая, с двумя работающими на кручение пластинами 12'а и 12'b с одинаковыми прямоугольными сечениями, составляет одно целое с прочным каркасом лопасти 1'.

В этой части единственным основным отличием лопасти 1' от лопасти 1 является то, что прочный каркас лопасти 1 образован лонжероном 6' в виде пучка продольных однонаправленных слоистых нитей, связанных отвержденной смолой, расширяющимся внутри жесткой оболочки 5' из композиционного материала в направлении вдоль хорды лопасти 1'.

Этот расширяющийся пучок 6' сужается вблизи цилиндрического трубчатого комеля 3' к продольной оси лопасти 1' и в этой зоне разделяется на две половины, образующие две работающие на кручение пластины 12'а и 12'b, которые постепенно расходятся, проходя через комель 3', к слоистой крепежной детали 14', которая имеет ту же структуру, что и слоистая крепежная деталь 14 лопасти по фиг. 1 и также крепится к торцевым крепежным участкам 13'а и 13'b двух работающих на кручение пластин 12'а и 12b.

В рабочей части 2' лопасти 1' внутренний объем или объемы лопасти 5', не занятые лонжероном 6', заполняется (ются) по меньшей мере одним элементом заполнения, располагающимся между лонжероном 6' и оболочкой 5' лопасти.

Что касается соединения с втулкой винта, то слоистая крепежная деталь 14' и торцевые крепежные участки 13'а и 13'b работающих на кручение пластин, жестко связанных с ними, крепящиеся к детали 14' входя, один торцевой участок - между верхним 14'а и средним 14'с слоистыми элементами и другой - между средним 14'с и нижним 14b слоистыми элементами крепежной детали 14', крепятся и фиксируются на втулке винта в ее серьге, выступающей радиально и открытой наружу по отношению к оси винта. Втулка винта состоит из центрального трубчатого корпуса втулки 46' с осью, совпадающей с осью вращения А винта, с этим корпусом 46' жестко связан нижний радиально выступающий фланец втулки 48'. Втулка винта содержит также выступающий радиально верхний фланец 47', установленный вокруг корпуса 46' с возможностью осевого смещения по этому корпусу, представляя собой кольцевую деталь с осью, совмещенной с осью вращения А винта. Этот фланец или диск 47' фиксируется на корпусе 46' и его нижнем фланце 48' с помощью пар винт-гайка, каждая из которых содержит болт 49' с головкой 49'а, прижатой к верхней поверхности верхнего фланца 47', и на нижний конец которого 49'b, выступающий вниз из нижнего фланца 48, навинчивается гайка 50'. Как и в примере по фиг. 11 и 12, слоистая крепежная деталь 14' опирается радиально наружу (от оси винта) на стержни болтов 49' по существу полуцилиндрическими поверхностями выемок в боковых частях, выступающих вбок по обе стороны от работающих на кручение пластин 12'а и 12'b слоистых элементов 14'а, 14'b и 14 'с.

На фиг. 17 и 18 схематично представлена металлическая лопасть 51, снабженная крепежной частью 54, конструкция которой не зависит от прочного каркаса лопасти 51 и которая соединена с лопастью 51 съемными соединительными средствами. Для упрощения представления этой лопасти на фиг. 17 ее металлический лонжерон занимает всю толщину оболочки лопасти, которая продолжается в сторону крепежной части 54 трубчатым комелем 53 с дном, закрытым со стороны рабочей части 52 этой лопасти.

Крепежная часть 54 содержит два пучка из композиционного материала, работающие на кручение, 62а и 62b, которые выполнены в виде одинаковых пластин, расположенных друг над другом, но на некотором расстоянии и параллельно друг другу, они имеют прямоугольные сечения, большая сторона которых ориентирована по направлению от передней к задней кромке лопасти, перпендикулярно ее продольной оси. Каждая пластина состоит из независимого пучка продольных однонаправленных слоистых волокон, органических или неорганических, связанных синтетической смолой, обеспечивающей их жесткое состояние.

Своими торцевыми крепежными участками 63а и 63b со стороны, противоположной комелю 53 лопасти, обе работающие на кручение пластины 62а и 62b жестко связаны с общей слоистой крепежной деталью 64 со структурой, аналогичной структуре слоистой крепежной детали 14' по фиг. 15 и 16, которая связана таким же образом и такими же средствами с втулкой винта. Здесь тоже крепежный торцевой участок 63а верхней работающей на кручение пластины 62а вставлен между верхним слоистым элементом 64а и средним слоистым элементом 64с крепежной детали 64 и жестко соединен с ними, а крепежный торцевой участок 63b нижней работающей на кручение пластины 62b вставлен между слоистыми элементами - средним 64с и нижним 64b - крепежной детали 64 и жестко соединен с ними, крепежная деталь крепится в серьге, образованной на корпусе втулки винта 46' фланцами втулки - нижним 48' и верхним 47', этот последний связан с остальной частью втулки болтами 49' и гайками 50', фиксированная слоистая крепежная деталь 64 опирается в радиальном направлении на стержни этих болтов 49'.

Своими торцевыми участками 63'а и 63'b, обращенными к комелю 53 лопасти и служащими для крепления к этому комелю, обе работающие на кручение пластины 62а и 62b также жестко связаны с второй слоистой крепежной деталью 64' со структурой, аналогичной структуре крепежной детали 64, но выполненной симметрично по отношению к центру крепежной части 54. Более точно, эта вторая слоистая крепежная деталь 64' содержит три слоистых элемента 64'а, 64'b и 64'с, каждый из которых представляет собой стопу нескольких слоев неорганических или органических волокон, связанных синтетической, придающей блоку жесткость смолой, при этом крепежные торцевые участки 63'а и 63'b крепления к лопасти 51 работающих на кручение пластин 62а и 62b вставляются и жестко соединяются с ними, между первым, верхним 64'а и средним 64'с слоистыми элементами, а крепежный торцевой участок другой из работающих на кручение пластин - между средним слоистым элементом 64'с и нижним слоистым элементом 64' крепежной детали 64'.

Эта вторая слоистая крепежная деталь 64' и торцевые участки работающих на кручение пластин 62а и 62b, жестко с ней связанные, крепятся в серьге, образованной в трубчатом комеле 53 лопасти сжатой, суженной центральной частью 55 этого комеля 53. Слоистая крепежная деталь 44' разъемного крепления к лопасти 51 удерживается в этой серьге 55 двумя парами винт-гайка, содержащими болты 56, каждый из которых проходит в коаксиальные отверстия, выполненные в двух противолежащих частях серьги 55, и опирается головкой на верхнюю часть этой серьги 55, а гайка 57 навинчивается на нарезную часть стержня болта, выступающую из нижней части этой серьги 55. Так как слоистые элементы, составляющие крепежную деталь 64', имеют в плане ту же форму, что и слоистые элементы крепежной детали 64, то есть с боковыми участками, выступающими по обе стороны от обеих пластин 62а, 62b и имеют вогнутые поверхности - выемки, обращенные наружу по отношению к пучку, то крепежная деталь 64' фиксируется стержнями этих болтов 56 и удерживается ими, упираясь в эти стержни в направлении к втулке винта 46'.

Из двух болтов 56, или фиксирующих осей, крепления второй крепежной слоистой детали 64' в серьге 55 комеля 53 лопасти по меньшей мере один должен быть установлен съемно, чтобы можно было снять лопасть 51, разъединив ее комель 53, который в данном случае выполнен заодно с жестким каркасом лопасти и наружный в радиальном направлении, по отношению к оси вращения винта, конец крепежной части 54 лопасти.

В таком варианте выполнения каждая из слоистых крепежных деталей 64 и 64' имеет расширяющийся участок, опирающийся на средства, фиксирующие ее соответственно на втулке винта и в комеле лопасти.

Лопасти и устройства соединения лопасть-втулка винта, описанные выше со ссылками на фиг. 1 - 18, находят применение предпочтительно в многолопастных винтах с изменением шага, используемых в качестве хвостовых винтов в обтекателе вертолетов.

Пример такого хвостового винта в обтекателе описывается ниже со ссылками на фиг. 19 - 21.

На фиг. 19 многолопастный винт, используемый в качестве хвостового или рулевого винта, обозначен в целом позицией 71. Этот хвостовой винт 71 устанавливается и приводится во вращение в рабочей части обтекателя, или в окне, по существу вертикальной, 72, имеющей в поперечном сечении форму усеченного конуса с очень малой конусностью, эта рабочая часть ограничена в хвостовой части фюзеляжа или оперения 73 вертолета обтекателем 74. В рабочей части 72 вспомогательная коробка передач 75 несет и приводит во вращение винт 71, вспомогательная коробка передач размещена в картере с двойными стенками цилиндрической формы, поддерживаемом в центре рабочей части 72 опорой с несколькими обтекаемыми плечами 76. Вспомогательная коробка передач 75, такая, например, как описано во французском патенте N 1 593 008, к которому следует обращаться для уточнения подробностей, содержит коническую передачу, входная шестерня которой приводится во вращение передаточным валом 77, связывающим главную коробку передач с вспомогательной коробкой передач 75 и проходящим по полому рукаву 78, связывающему обтекатель 74 с картером вспомогательной коробки передач 75. Эта последняя содержит также угловой редуктор 79, приводимый в действие шатуном 80 общего управления шагом лопастей винта 71, для перемещения параллельно оси рабочей части 72, вала общего управления шагом, которое описано ниже. Угловой редуктор 79 и шатун 80 схематично представлены так же, как и на фиг. 1 упомянутого патента, в целях большей ясности, но шатун 80 может при необходимости также проходить и в полом рукаве 78.

Как показано на фиг. 20 и 21, винт 71 содержит центральный трубчатый вал 81, коаксиальный с рабочей частью 72 и установленный с возможностью вращения вокруг оси А рабочей части 72 в подшипниках 82, размещенных во вспомогательной коробке передач 75. Вал 81 приводится во вращение (не показано) с помощью шлицевого участка вала 81, находящегося в зацеплении с соответствующей ведомой конической шестерней, конической зубчатой передачи, расположенных в картере вспомогательной коробки передач 75, при этом ведомая коническая шестерня сама установлена с возможностью вращения в коробке передач 75 соответствующим образом, например, в роликовых подшипниках. В своей части, выступающей из вспомогательной коробки передач 75, вал 81 имеет еще один шлицевой участок 83, находящийся в зацеплении с внутренней зубцовой частью 84 приводной муфты 85, опирающейся в осевом направлении своим концом, обращенным к коробке передач 75, на радиальный наружный выступ 86 вала 81. Эта муфта 85, таким образом, жестко связана с валом 81 во вращении, коаксиально ему благодаря внутренней цилиндрической опорной поверхности 87, на уровне которой эта муфта 85 имеет радиально выступающий наружу фланец 88, которым муфта 85 крепится к нижеописываемой втулке винта, которой муфта 85 сообщает момент вращения, полученный ею от вала 81, который сам получил его от конической шестерни.

Как в известном патенте [2], втулка винта имеет вид круглой формы для пирогов с центральным отверстием. Эта втулка винта имеет корпус 89, металлический, например полученный штамповкой листового материала, или из композиционных материалов, например с армирующими волокнами, полученный из синтетических материалов литьем под давлением, чашеобразный, с кольцевым дном "чаши", расположенным в радиальном направлении на периферии и имеющим небольшую конусность, образуя усеченный конус, часть 90 дна соединена промежуточной частью 91 дна, также образующей усеченный конус и направленной внутрь чаши, с внутренним радиальным кольцевым и плоским диском 92, окружающим центральное отверстие с диаметром большим наружного диаметра вала 81, так что корпус 89 может скользить в аксиальном направлении по этому валу 81 до положения, при котором он садится диском 92 на фланец 88 муфты 85. Корпус 89 содержит также две цилиндрические коаксиальные стенки, одна из которых 93, является наружной в радиальном направлении и своим внутренним по оси краем соединяется с наружным в радиальном направлении краем части 90 дна, эта стенка 93 выше другой цилиндрической стенки 94, расположенной по радиусу во внутреннем положении, и своим внутренним по оси краем соединяется с промежуточной частью 91 дна. В обеих стенках 93 и 94 выполнены круглые коаксиальные отверстия 95 и 96, центрированные по оси, проходящей радиально, при этом отверстие 95 в наружной стенке 93 имеет диаметр, больший, чем у отверстия 96 во внутренней стенке 94. В отверстиях 95 и 96 соответственно установлены два самосмазывающиеся кольца 97 и 98, которые крепятся в этих отверстиях, охватывая их края, при этом внутренний диаметр кольца 97 больше внутреннего диаметра кольца 98.

Винт содержит также восемь лопастей таких же, как показано на фиг. 1. В качестве примера диаметр рабочей части 72 равен 850 мм, винт 71, приводимый во вращение со скоростью порядка 4500 об/мин валом 77, вращающимся со скоростью порядка 6000 об/мин, оборудован восемью лопастями, длина каждой из которых равна приблизительно 400 мм от наружного конца лопасти до свободного конца крепежной слоистой детали 14, на ее внутреннем по радиусу конце хорда каждой лопасти составляет примерно 60 - 66 мм.

По сравнению с лопастью 1, представленной на фиг. 1, структура каждой лопасти винта 71 дополнена муфтой управления шагом 20, охватывающей комель 3 лопасти. Эта муфта 20, металлическая или из композиционного материала, содержит в основном две трубчатые части 21 и 22, коаксиальные, круглого сечения, с разными внутренним и наружным диаметрами и связанные друг с другом центральной частью, имеющей форму усеченного конуса 24. Трубчатая часть 21, занимающая наружное по радиусу положение (по отношению к оси А винта 71) и имеющая больший диаметр, охватывает комель 3 лопасти и крепится к нему, например, наклеиванием для жесткого соединения муфты 20 с комелем 3 лопасти. Вокруг ее наружного по радиусу винта конца эта часть 21 муфты 20 имеет кольцо 21а, образующее опорную поверхность вращения в кольце 97. Таким же образом часть 22, имеющая меньший диаметр и занимающая по радиусу внутреннее положение на муфте 20, имеет наружное кольцо 22а, образующее опорную поверхность вращения в кольце 97. Эта часть 22 муфты 20 содержит также боковой палец 22b, выступающий наружу от муфты 20 и по отношению к оси А вращения винта 71.

Размеры и общие габариты муфты 20 с ее боковым пальцем 22а таковы, что, наклонив соответствующим образом лопасть с ее муфтой 20, после того, как в отверстие 95 наружной стенки 93 втулки винта вводят внутренний в радиальном направлении конец крепежной части 4 лопасти и ее соответствующую слоистую крепежную часть 14, также как и часть 22 муфты 20, в это отверстие 95 становится возможным ввести и палец 22b, затем часть 22 муфты 20 вводят в соответствующее отверстие 95 и устанавливают муфту 20 таким образом, чтобы ее наружные кольца 21а и 22а, выполненные по ее концам, своими опорными поверхностями вращения оказались во взаимодействии с внутренними поверхностями колец 97 и 98 отверстий 95 и 96.

При таком положении лопасти слоистая крепежная деталь 14 на внутреннем по радиусу винта конце крепежной части 4 лопасти оказывается расположенной между диском 92 втулки винта 59 и наружным металлическим диском 99, находящимся в наружном по оси винта положении по отношению к диску 92, этот диск 99 может иметь кольцевую форму, охватывающую с радиальным зазором приводной вал 81.

В этом случае лопасть соединена с корпусом 89 слоистой крепежной деталью 14 своей крепежной части 4 так, как это было описано со ссылками на фиг. 11 - 13 и 15 - 18. Диск 99 связан с корпусом 89, а этот последний крепится к фланцу 88 муфты 85 парами болтов 100, прижатыми головками 100а к внутренней, по оси винта, поверхности фланца 88 муфты 85, и на резьбовые концы 100, 100b стержня каждого болта 100, выступающие из наружной по оси поверхности диска 99, навинчиваются гайки 101, при этом стержни болтов 100 проходят через отверстия, расположенные соосно, фланца 88, диска 92 корпуса 89 и диска 99. Таким образом, диск 99 и диск 92 образует радиальную серьгу, открытую наружу, в которой закрепляется слоистая крепежная деталь 14. Вогнутыми боковыми поверхностями 15 и 18 на фиг. 1 слоистые элементы 14а, 14b, 14с, 17а и 17b крепежной детали 14 опираются в радиальном направлении наружу на боковые поверхности стержней двух болтов 100, расположенных по обе стороны от двух крепежных торцевых участков 13а и 13b двух работающих на кручение пластин 12а и 12b крепежной части 4 лопасти. Эти болты 100 являются съемными осями фиксации лопастей на корпусе 89, демонтаж этих осей позволяет снять отдельно данную лопасть и вновь установить ее на втулке винта независимо от других лопастей.

Кольцевой фланец 102 имеет центральное отверстие с внутренней резьбой, которой этот фланец навинчивается на соответствующую наружную резьбу 103, выполненную на конце вала 81 так, что фланец фиксируется аксиально на валу 81. В этом фланце 102 имеются осевые отверстия с внутренней резьбой, в которых ввинчиваются установочные винты 104, концы стержней которых в виде опорных выступов 104а входят в выемки на наружной поверхности диска 99 и прижимаются к опорной поверхности на дне этих выемок. Этот монтаж улучшает крепление крепежных слоистых деталей 14 лопастей между дисками 92 и 99. Действительно, винты 104 составляют в этом случае нажимные винты, стержни которых опираются на диск 99, чтобы прижать его к диску 92 корпуса 89 и к слоистым крепежным деталям 14 лопастей для усиления их фиксации дисками 99 и 92 и для обеспечения более точного позиционирования по оси комплекса диск 99 - слоистые крепежные детали 14 - корпус 89 - муфта 85.

Кроме того, когда каждая лопасть должным образом расположена по втулке винта 89 так, что кольца 21а и 22а муфты 20 опираются соответственно, на внутренние поверхности колец 97 и 98 соответствующих отверстий 95 и 96, палец 22b находится напротив одной из нескольких аксиальных лап 105, число которых равно числу лопастей винта и наружный по оси конец которых жестко связан с диском управления шагом 106, выполненным кольцевым и выпуклым. Венцом пар винт-гайка (не показано) внутренний по радиусу винта край диска управления 106 накладывается и соединяется с наружным по радиусу фланцем 107 в форме усеченного конуса для увеличения жесткости, этот фланец насаживается конусом своей центральной части на коническую цапфу 108 оси или вала 109 общего управления шагом, который установлен с возможностью скольжения в осевом направлении внутри вала 81 привода винта 71, при этом фланец 107 удерживается скрепленными с валом 109 гайкой 110 и контргайкой 111, навинченными на наружный по оси резьбовой конец 108а цапфы 108.

Каждая осевая лапа 105 диска 106 имеет отверстие, снабженное кольцом, в котором размещен шаровой шарнир 112 шарнирного соединения 113, соединяющего палец 22b муфты 20 лопасти с соответствующей лапой 105. Эта шарнирная связь 113 может, например, содержать шпильку с головкой, резьбовой конец стержня которой проходит через отверстие в пальце 22b и на него навинчивается гайка, фиксируемая в завинченном состоянии штифтом на этом стержне, а шаровой шарнир крепится на стержне поперечным штифтом с упором в головку шпильки с головкой.

Взаимодействуя с соответствующими пальцем 22b и шаровым шарнирным соединением 113, каждая лапа 105 образует рычаг управления шагом для соответствующей лопасти, комель 3 которой жестко соединен с соответствующей муфтой 20. Образованные таким образом рычаги, диск 106, фланец 107 и вал 109 образуют узел общего управления шагом лопастей винта 71, в котором любое осевое перемещение вала 109 внутри приводного вала 81 вызывает, через рычаги 105 и их шаровые шарнирные связи 113 с пальцами 22b приложение момента вращения к муфтам 20, а следовательно, и к комелю 3 всех лопастей вокруг продольных осей этих лопастей. Этот момент вращения заставляет поворачиваться муфты 20, а следовательно, и лопасти, вокруг их продольных осей, вызывая кручение работающих на кручение пучков в виде пластин 12а и 12b крепежной части 4 каждой лопасти. Каждый рычаг 105 расположен между двумя кольцами 21а и 22а соответствующей муфты 20, эти кольца максимально разнесены между собой, что позволяет обеспечить лучшие условия опоры каждой лопасти и снизить радиальные усилия воздействия колец 21а и 22а на кольца 97 и 98 соответствующих отверстий 95 и 96.

Для снижения шума от вращения винта 71 в своем обтекателе 74 до уровня, не превышающего уровень шума, вызываемого винтом с нечетным количеством лопастей, как это уже было описано [2], лопасти в четном количестве винта 71 распределены не равномерно по окружности вокруг оси вращения А винта 71, но, напротив, они располагаются концентрично вокруг оси А так, как это показано на фиг. 21, с особой азимутальной модуляцией их расположения.

Четное число лопастей сгруппировано попарно так, что группы оказываются диаметрально противоположными относительно оси А, продольные оси всех лопастей, которые являются продольными осями их крепежных частей 4 пересекаются на оси А.

Однако в этом примере восемь лопастей винта 71 таковы, что две лопасти 1А одной пары лопастей диаметрально противоположны и имеют каждая относительно каждой из двух лопастей 1B, примыкающих к ним из числа трех других пар лопастей 1B, такое угловое положение, которое отличается от углового положения между соседними двумя лопастями 1B в этих трех других парах лопастей 1B.

Это другое угловое относительное положение соответствует углу а1 между продольной, радиальной осями лопасти 1А и продольной радиальной осью соседней лопасти 1B, который больше угла а2 между продольными радиальными осями двух соседних лопастей 1B.

В примере винта по фиг. 20 и 21 угол а1 составляет примерно 58^o, а угол а2 - примерно 32^o.

Эти разные установочные углы получаются путем вставления клина 114 между слоистой крепежной деталью 14 каждой из лопастей 1А и слоистой крепежной деталью 14 каждой из двух соседних с ней лопастей 1B соответственно по обе стороны от крепежной детали 14 данной лопасти 1А, при таком расположении лопастей, когда крепежные детали 14 шести лопастей 1B, распределенных на две диаметрально противоположные относительно оси А группы по три соседствующих лопасти 1B, прилегая друг к другу своими боковыми сходящимися сторонами 16 и 19 (см. фиг.1), расположенными друг против друга, как описано со ссылками на фиг. 13.

Каждый клин 114 имеет слоистую структуру и состоит из набора волокнистых слоев, агломерированных отвержденной синтетической смолой. Предпочтительно используют те же смолы, те же ткани из тех же волокон, с той же ориентацией уточных и основных нитей в ткани относительно радиального от оси А направления, что и в слоистых элементах крепежной детали 14. Более того, каждый клин 114 имеет параллельно оси А ту же толщину, что и слоистая крепежная деталь 14, а в направлении, перпендикулярном оси А, ту же форму различных слоев набора, то есть трапеции со сходящимися к оси А противоположными боковыми сторонами, лежащими в плоскостях, пересекающихся на оси А и с выемками при вершинах трапеции, прилегающих к ее большей, наружной по радиусу от оси А, стороне, обращенными вбок и радиально наружу (от оси А), представляющими собой по форме четверть цилиндрической поверхности, расположенными против таких же выемок, той же формы, крепежных слоистых деталей 14, образованных вогнутыми поверхностями 15 и 18 (фиг. 1) их слоистых элементов 14а, 14b, 14с, 17а и 17b.

Таким образом, каждый клин 114 представляет собой как бы ложную крепежную деталь и отличается от настоящей слоистой крепежной детали 14 только тем, что не содержит вставленного торцевого участка, работающего на кручение пучка.

Поэтому слоистые крепежные детали 14 лопастей 1А и 1B и ложные крепежные детали или клинья 114 располагаются рядом и прилегают друг к другу сходящимися к оси А боковыми сторонами 16 - 19, образуя вокруг оси А диск из сегментов, при этом две слоистые крепежные детали 14 или одна слоистая крепежная деталь 14 и одна ложная крепежная деталь или клин 114, расположенные рядом, опираются в радиальном направлении наружу на боковую цилиндрическую поверхность одного и того же болта или оси 100 крепления к втулке винта 89 вогнутыми частями своих боковых поверхностей, которыми эти две слоистые крепежные детали 14 или слоистая крепежная деталь 14 и ложная крепежная деталь или клин 114 прилегают друг к другу. Таким образом, каждая ложная крепежная деталь 114, как и каждая слоистая крепежная деталь 14, фиксируется в направлении по радиусу от оси А двумя осями или болтами 100.

В качестве варианта, когда угол а1 особого углового положения лопастей 1А слишком намного превышает угол а2 между двумя продольными осями двух лопастей 2B, в диске, составленном из слоистых крепежных деталей 14 и ложных крепежных деталей или клиньев 114, между двумя слоистыми крепежными деталями 14 могут быть размещены несколько клиньев или ложных крепежных деталей 114.

Согласно другому варианту и в зависимости от числа пар лопастей винт может содержать несколько пар диаметрально противоположных лопастей с различными угловыми положениями относительно друг друга и отличающимися от относительных угловых положений между собой других лопастей, составляющих группы.

Наконец, как показано на фиг. 20, выпуклая крышка 115 может крепиться своим радиально наружным краем изнутри и радиально наружной стенке 93, по се периферии, корпуса втулки винта 89, например, с помощью упругих защелок, входящих в маленькие выемки на внутренней поверхности этой наружной стенки 93, упругих выпуклых язычков 116, прикрепленных болтами 117 к крышке 115, для закрытия и защиты от попадания пыли и более крупных твердых частиц в узел общего управления шагом лопастей.

Такое выполнение многолопастного винта с изменением шага позволяет легко производить монтаж и демонтаж его различных составляющих, что значительно облегчает и удешевляет уход за этим узлом. В частности, легко может быть заменена поврежденная лопасть, для этого не надо демонстрировать многочисленные элементы. Для облегчения демонтажа и монтажа фланец 107 может иметь отверстия, открывающие доступ к гайкам 101 и винтам 104, так что для работы с ними не придется снимать фланец 107 или диск 106 с вала управления шагом 109.

Лопасти могут выполняться с основным из композиционных материалов с термоотверждаемой матрицей, как описано в упомянутых патентах, или из термопластичной смолы с армирующими стеклянными, арамидными или угольными волокнами, в частности, из поли-эфир-эфир-кетоновой смолы, называемой "РЕЕК", армированной угольными волокнами.

Реферат

Использование: изобретение относится к авиационной технике, в частности к конструкции винтов. Сущность изобретения: устройство крепления лопасти 1А, 1В к втулке винта содержит слоистую крепежную деталь 14 на конце крепежной части 4 с работающими на кручение пучками лопасти, слоистая крепежная деталь 14 опирается на оси, фиксирующие ее на втулке винта. Противолежащие лопасти 1А могут быть установлены с угловым смещением а1 относительно других лопастей 1В. Устройство может быть использовано в лопастях для многолопастных винтов с изменением шага для хвостового винта вертолета в обтекателе. Изобретение позволяет упростить и удеше-вить процесс изготовления лопастей винта. 3 с. и 15 з.п. ф-лы, 21 ил.

Формула