RU2538497C1 - Helicopter enclosed antitorque propeller - Google Patents
Helicopter enclosed antitorque propeller Download PDFInfo
- Publication number
- RU2538497C1 RU2538497C1 RU2013153401/11A RU2013153401A RU2538497C1 RU 2538497 C1 RU2538497 C1 RU 2538497C1 RU 2013153401/11 A RU2013153401/11 A RU 2013153401/11A RU 2013153401 A RU2013153401 A RU 2013153401A RU 2538497 C1 RU2538497 C1 RU 2538497C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- tunnel
- encasement
- stator
- rotor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к авиационной технике, а именно к конструкции рулевых винтов вертолетов, служащих для компенсации реактивного момента несущего винта, а также для путевого управления вертолетом.The invention relates to aircraft, in particular to the design of the tail rotors of helicopters, used to compensate for the reactive moment of the rotor, as well as for directional control of the helicopter.
Известен рулевой винт в туннеле, описанный в патенте US 8286908 B2 (B64C 27/82).A known tail rotor in a tunnel is described in US Pat. No. 8,286,908 B2 (B64C 27/82).
Рулевой винт создает силу тяги, необходимую для компенсации крутящего момента несущего винта и путевого управления вертолетом. Рулевой винт установлен в поперечном туннеле, который имеет профилированную входную, цилиндрическую и выходную части. Поперечный туннель размещается в хвостовой части вертолета. К стенкам туннеля крепятся одним концом неподвижные лопатки спрямляющего аппарата, а другим концом лопатки удерживают статор, внутри которого закреплен редуктор. Лопатки спрямляющего аппарата наклонены в двух плоскостях относительно статора и туннеля. На выходном валу редуктора закреплена вращающаяся втулка с лопастями, создающими силу тяги. Лопасти закреплены в одной плоскости вращения с неравномерным шагом по азимуту. Величины неравномерного шага по азимуту между смежными вращающимися лопастями вычисляются по известным теоретическим формулам.The tail rotor creates the traction force necessary to compensate for the rotor torque and the directional control of the helicopter. The steering screw is mounted in a transverse tunnel, which has a profiled inlet, cylindrical and outlet parts. The transverse tunnel is located in the rear of the helicopter. To the walls of the tunnel fixed blades of the rectifier apparatus are attached at one end, and the stator is held at the other end of the blade, inside of which the gearbox is fixed. The blades of the rectifier are tilted in two planes relative to the stator and the tunnel. A rotating sleeve with blades creating traction force is fixed on the output shaft of the gearbox. The blades are fixed in the same plane of rotation with an uneven azimuthal pitch. The values of the uneven azimuthal pitch between adjacent rotating blades are calculated by known theoretical formulas.
Размещение всех лопастей винта в одной плоскости ограничивает количество лопастей на втулке, из-за недостатка места для компоновки их комлевых частей и механизмов управления шагом лопастей. Ограничены величины хорд лопастей рулевого винта из условия допустимых нагрузок на проводку управления шагом лопастей.Placing all the rotor blades in one plane limits the number of blades on the sleeve, due to the lack of space for assembling their butt parts and mechanisms for controlling the pitch of the blades. The chord values of the tail rotor blades are limited from the condition of permissible loads on the pitch control wiring of the blades.
Поскольку ограничены как количество лопастей, так и хорда лопастей, то ограничена величина максимальной тяги винта, которая является критическим параметром для путевого управления вертолетом. Вычисляемый по теоретическим формулам неравномерный шаг по азимуту между последовательными лопастями не обеспечивает диаметрально противоположное расположение лопастей.Since both the number of blades and the chord of the blades are limited, the maximum propeller thrust is limited, which is a critical parameter for the directional control of the helicopter. The uneven step calculated in accordance with theoretical formulas in azimuth between successive blades does not provide a diametrically opposite arrangement of the blades.
При таком расположении лопастей винта-прототипа центробежные силы вращающихся лопастей не уравновешены, суммарная, вращающаяся вместе с лопастями, неуравновешенная центробежная сила передается на хвостовую часть вертолета, вызывая вибрацию. Главным недостатком однорядного размещения лопастей на втулке являются конструктивно-компоновочные пространственные ограничения, не позволяющие разместить пары смежных лопастей с наименьшими по азимуту угловыми расстояниями, когда это требуется по теоретическим формулам из условия уменьшения акустического излучения. Аэродинамическое качество винта с однорядным расположением лопастей ограничено и может быть увеличено по сравнению с прототипом.With this arrangement of the prototype propeller blades, the centrifugal forces of the rotating blades are not balanced, the total, rotating together with the blades, unbalanced centrifugal force is transmitted to the tail of the helicopter, causing vibration. The main disadvantage of single row arrangement of the blades on the sleeve is the structural and layout spatial restrictions that do not allow placing pairs of adjacent blades with the smallest angular distances in azimuth, when this is required according to theoretical formulas from the condition of reducing acoustic radiation. The aerodynamic quality of the screw with a single row arrangement of the blades is limited and can be increased compared to the prototype.
Техническая задача заявляемого технического решения рулевого винта в туннеле состоит в обеспечении наименьшего акустического излучения винта с минимально возможным уровнем вибраций вследствие взаимно уравновешенных центробежных сил при одновременном повышении аэродинамического качества.The technical problem of the proposed technical solution of the tail rotor in the tunnel is to provide the smallest acoustic radiation of the propeller with the lowest possible level of vibration due to mutually balanced centrifugal forces while increasing aerodynamic quality.
Решение поставленной технической задачи обеспечивается тем, что у рулевого винта вертолета, установленного в туннеле, который имеет профилированную входную, цилиндрическую и выходную части, состоящего из статора, внутри которого закреплен редуктор с входным валом и выходным валом, на котором установлена втулка с закрепленными на ней лопастями, неподвижных лопаток спрямляющего аппарата, установленных наклонно к поверхности туннеля и закрепленных одним концом на поверхности цилиндрической части туннеля, а другим на корпусе статора, рулевой винт содержит двенадцать лопастей, причем втулка снабжена вторым рядом лопастей, расположенных в цилиндрической части туннеля с расстоянием между рядами 0,08-0,20 радиуса рулевого винта, при этом угловые расстояния между ближайшими лопастями в общей для двух рядов последовательности лопастей в каждой из последовательных по вращению трех пар соотносятся как 3:5:7, при этом количество лопастей в каждом ряду четное и установлены они диаметрально противоположно, опоры лопаток спрямляющего аппарата на цилиндрической поверхности туннеля расположены симметрично относительно оси входного вала и число лопаток четное, а крепление каждой из лопаток к статору смещено по отношению крепления той же лопатки к поверхности туннеля, в направлении по часовой стрелке со стороны профилированной входной части туннеля.The solution of the technical problem is provided by the fact that the tail rotor of the helicopter installed in the tunnel, which has a profiled input, cylindrical and output parts, consisting of a stator, inside of which is mounted a gearbox with an input shaft and an output shaft, on which a sleeve is mounted with it fixed blades, fixed blades of the rectifier, mounted obliquely to the surface of the tunnel and fixed at one end on the surface of the cylindrical part of the tunnel, and the other on the stator housing the screw contains twelve blades, and the sleeve is provided with a second row of blades located in the cylindrical part of the tunnel with a distance between the rows of 0.08-0.20 radius of the tail rotor, while the angular distances between the nearest blades in a common for two rows of the sequence of blades in each of consecutive in rotation of three pairs are correlated as 3: 5: 7, while the number of blades in each row is even and they are diametrically opposed, the supports of the blades of the rectifier on the cylindrical surface of the tunnel are laid symmetrically relative to the input shaft and the even number of blades, and mounting each of the stator blades is biased against the blade mounting same to the surface of the tunnel, in the clockwise direction by the shaped part of the tunnel entrance.
Изобретение поясняется чертежами, где на:The invention is illustrated by drawings, where:
фиг.1 изображен общий вид рулевого винта, установленного в туннеле;figure 1 shows a General view of the tail rotor installed in the tunnel;
фиг.2 изображена втулка рулевого винта с лопастями, установленными в два ряда;figure 2 shows the tail rotor bush with blades mounted in two rows;
фиг.3 изображен вид в плане втулки рулевого винта;figure 3 shows a view in plan of the sleeve of the tail rotor;
фиг.4 изображено расположение неподвижных лопаток спрямляющего аппарата рулевого винта, вид в плане со стороны профилированной входной части туннеля.figure 4 shows the location of the fixed blades of the straightening apparatus of the tail rotor, a plan view from the side of the profiled entrance of the tunnel.
Рулевой винт вертолета установлен в поперечном туннеле 1 и содержит втулку 2, к которой крепятся лопасти 3 первого ряда и лопасти 4 второго ряда. Рулевой винт содержит двенадцать лопастей 3, 4, причем количество лопастей 3 в первом ряду и количество лопастей 4 во втором ряду - четное и установлены они в каждом ряду диаметрально противоположно. Расстояние между рядами лопастей 3, 4 составляет 0,08-0,20 радиуса рулевого винта, а угловые расстояния между ближайшими лопастями 3, 4 в общей для двух рядов последовательности лопастей в каждой из последовательных по вращению трех пар лопастей соотносятся как 3:5:7.The helicopter tail rotor is installed in the transverse tunnel 1 and contains a
Между тремя последовательными парами лопастей обеспечивается соотношение угловых расстояний 3:5:7 следующим образом.Between three consecutive pairs of blades, a ratio of angular distances of 3: 5: 7 is ensured as follows.
За первую пару принимаются две лопасти 4, 3, расстояние между которыми 18 градусов, между следующей парой лопастей 3,3-30 градусов, и затем третья пара лопастей 3,4-42 градуса.For the first pair, two
Для двенадцати лопастей винта такое соотношение выполняется периодически - четыре раза, т.е.: (18°+30°+42°)·4=360°.For twelve rotor blades, this ratio is performed periodically - four times, i.e.: (18 ° + 30 ° + 42 °) · 4 = 360 °.
Редуктор 5 имеет выходной вал (не показан), на котором закреплена и вращается втулка 2, и входной вал 6, на который передается крутящий момент от двигателей (не показан). Туннель 1 имеет профилированную входную часть 7, цилиндрическую часть 8 и выходную часть 9. Оба ряда лопастей 3, 4 расположены в цилиндрической части 8 туннеля. Неподвижные лопатки 10 спрямляющего аппарата установлены наклонно к поверхности цилиндрической части 8 туннеля и закреплены одним концом на поверхности цилиндрической части 8 туннеля, а другим концом на статоре 11, внутри которого закреплен редуктор 5. Опоры лопаток 10 на цилиндрической части 8 туннеля расположены симметрично относительно входного вала 6 редуктора 5. Число лопаток 10 четное, при этом крепление каждой из лопаток 10 к статору 11 смещено по отношению крепления той же лопатки 10 к поверхности цилиндрической части 8 туннеля 1 в направлении по часовой стрелке со стороны входной части туннеля.The
Работа рулевого винта вертолета, установленного в туннеле, состоит в следующем.The operation of the tail rotor of a helicopter installed in the tunnel is as follows.
Часть мощности двигателей передается в виде крутящего момента на входной вал 6 редуктора 5 и далее через выходной вал вращает втулку 2 совместно с лопастями 3, 4, которые засасывают воздух на входе в туннель 1.Part of the engine power is transmitted in the form of torque to the
На вращающихся лопастях 3, 4 создается разрежение и в результате образуется тяга лопастей. Воздух разгоняется в туннель 1 и выбрасывается из туннеля. Движущийся к выходу из туннеля воздух встречается с лопатками 10 спрямляющего аппарта.On the rotating
Лопатки спрямляющего аппарата уменьшают закручивание потока воздуха, что увеличивает силу тяги винта, т.е. повышает аэродинамическое качество.The blades of the rectifier reduce the swirling of the air flow, which increases the thrust of the screw, i.e. increases aerodynamic quality.
Лопасти 3, 4 вращаются и таким образом перемещаются относительно неподвижных лопаток 10, на которых также образуется разрежение, следовательно, воздушные силы.The
Поскольку расположение лопастей 3, 4 и лопаток 10 периодически изменяется по времени, то и скорости воздуха и силы переменны, и взаимодействие сил, потоков воздуха и полей давлений образует акустическое излучение, т.е. шум переменного по времени воздушного потока.Since the location of the
Неподвижные лопатки 10 наклонены относительно корпуса туннеля 1 и вращающихся лопастей 3, 4. Вследствие этого наклона среднее расстояние между лопастями и лопатками конструктивно увеличено и переменные силы взаимодействия уменьшаются, что приводит к уменьшению акустического излучения.The
Частоты переменных воздушных сил равны частотам акустического излучения, т.е. частотам шума.The frequencies of alternating air forces are equal to the frequencies of acoustic radiation, i.e. noise frequencies.
Расположенные в двух плоскостях лопасти 3, 4, которые вращаются в одну сторону, по существу являются соосным винтом в туннеле 1, и эффект соосности дополнительно увеличивает тягу лопастей 3, 4 и аэродинамическое качество винта.The
Таким способом достигается увеличение аэродинамического качества.In this way, an increase in aerodynamic quality is achieved.
Предлагаемое соотношение угловых расстояний между ближайшими лопастями 3, 4 в общей для двух рядов последовательности лопастей в каждой из последовательных по вращению трех пар как 3:5:7 обеспечивает решение технической задачи, а именно широкий спектр акустического излучения от взаимодействия полей давлений вращающихся лопастей 3, 4 с неподвижными лопатками 10.The proposed ratio of the angular distances between the
Поля давлений воздуха на лопастях 3, 4 и на лопатках 10, крепящих статор 11 к стенке туннеля 1, взаимодействуют друг с другом в момент прохождения лопастей 3, 4 и лопаток 10 на минимальном расстоянии. Иначе говоря, частоты акустического излучения равны частотам «встреч» вращающихся лопастей 3, 4 и неподвижных лопаток 10.The air pressure fields on the
Подсчитаем частоты акустического излучения по известной формуле:We calculate the frequency of acoustic radiation according to the well-known formula:
где:Where:
f - частота вращения рулевого винта [Гц],f is the rotational speed of the tail rotor [Hz],
Δψ - шаг между лопастями [град],Δψ is the pitch between the blades [deg],
n - количество лопаток спрямляющего аппарата,n is the number of blades of the rectifier,
F - частота акустического излучения при шаге между лопатками ΔΨ1.F is the frequency of acoustic radiation at a step between the blades ΔΨ 1 .
Подсчитаем, например, частоту «встреч» для винта с двенадцатью лопастями при равномерном шаге между лопастями (360°/12=30°) при частоте вращения втулки (лопастей) 50 Гц и шести лопатках, крепящих статор.Let us calculate, for example, the frequency of “encounters” for a screw with twelve blades with a uniform pitch between the blades (360 ° / 12 = 30 °) at a rotational speed of the sleeve (blades) of 50 Hz and six blades securing the stator.
Частота «встреч» (звуковая частота) = 50×12×6=3600 ГцThe frequency of "meetings" (sound frequency) = 50 × 12 × 6 = 3600 Hz
Практически вся энергия акустического излучения сосредоточена вблизи частоты 3600 ГцAlmost all the energy of acoustic radiation is concentrated near a frequency of 3600 Hz
При неравномерном шаге 3:5:7 между парами лопастей, что для 12-лопастного винта соответствует шагу 18 град., 30 град., 42 град., частоты акустического излучения вычисляются по формуле:With an uneven step of 3: 5: 7 between pairs of blades, which for a 12-blade screw corresponds to a step of 18 degrees, 30 degrees, 42 degrees, the frequencies of acoustic radiation are calculated by the formula:
Частота «встреч» = 50-6-(360°/18°, 360°/30°, 360°/42°)=The frequency of “meetings” = 50-6- (360 ° / 18 °, 360 ° / 30 °, 360 ° / 42 °) =
=300·(20, 12, 8.75)== 300 · (20, 12, 8.75) =
=6000 Гц; 3600 Гц; 2570 Гц= 6000 Hz; 3600 Hz; 2570 Hz
Из формулы очевидно, что присутствуют три базовые частоты 6000 Гц, 3600 Гц, 2570 Гц и акустическая энергия излучается на трех частотах, т.е. в диапазоне 2570÷6000 Гц. Сравнительно с излучением на одной частоте распределение энергии акустического излучения в трех диапазонах имеет следствием снижение максимального уровня и соответственно уменьшение акустического воздействия на окружающую среду и акустической заметности летательного аппарата.From the formula it is obvious that there are three base frequencies of 6000 Hz, 3600 Hz, 2570 Hz and acoustic energy is emitted at three frequencies, i.e. in the range of 2570 ÷ 6000 Hz. Compared to radiation at one frequency, the distribution of acoustic radiation energy in three ranges results in a decrease in the maximum level and, accordingly, a decrease in the acoustic impact on the environment and the acoustic visibility of the aircraft.
Диаметрально противоположное расположение лопастей 3, 4 обеспечивает идеальную балансировку винта по центробежной силе лопастей, результирующая величина вектора которой равна нулю.The diametrically opposite arrangement of the
Описанная выше совокупность конструктивных особенностей рулевого винта вертолета, установленного в туннеле, позволила решить поставленную техническую задачу с сохранением всех положительных свойств и качеств прототипа, а именно обеспечение наименьшего акустического излучения винта с минимально возможным уровнем вибраций вследствие взаимно уравновешенных центробежных сил при одновременном повышении аэродинамического качества рулевого винта.The above-described set of design features of the tail rotor of a helicopter installed in the tunnel made it possible to solve the technical problem while preserving all the positive properties and qualities of the prototype, namely, providing the smallest acoustic radiation of the propeller with the lowest possible level of vibration due to mutually balanced centrifugal forces while improving the aerodynamic quality of the steering screw.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013153401/11A RU2538497C1 (en) | 2013-12-03 | 2013-12-03 | Helicopter enclosed antitorque propeller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013153401/11A RU2538497C1 (en) | 2013-12-03 | 2013-12-03 | Helicopter enclosed antitorque propeller |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2538497C1 true RU2538497C1 (en) | 2015-01-10 |
Family
ID=53288086
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013153401/11A RU2538497C1 (en) | 2013-12-03 | 2013-12-03 | Helicopter enclosed antitorque propeller |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2538497C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105947195A (en) * | 2015-03-09 | 2016-09-21 | 瑞士玛瑞恩克直升机公司 | Tail rotor device of a helicopter |
RU2766641C2 (en) * | 2017-12-22 | 2022-03-15 | ЛЕОНАРДО С.п.А. | Helicopter with a counter-rotation system |
RU2788013C1 (en) * | 2021-11-09 | 2023-01-16 | Владимир Валентинович Желваков | Apparatus for compensating the reactive torque of the main rotor of a helicopter |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1993002916A1 (en) * | 1991-08-02 | 1993-02-18 | The Boeing Company | Ducted fan and pitch controls for tail rotor of rotary wing aircraft |
WO1998028187A1 (en) * | 1996-12-20 | 1998-07-02 | Sikorsky Aircraft Corporation | Drive shaft casing for a ducted fan anti-torque device |
RU2138422C1 (en) * | 1994-05-04 | 1999-09-27 | Эрокоптер Франс | Device for dampening torque of helicopter |
-
2013
- 2013-12-03 RU RU2013153401/11A patent/RU2538497C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1993002916A1 (en) * | 1991-08-02 | 1993-02-18 | The Boeing Company | Ducted fan and pitch controls for tail rotor of rotary wing aircraft |
RU2138422C1 (en) * | 1994-05-04 | 1999-09-27 | Эрокоптер Франс | Device for dampening torque of helicopter |
WO1998028187A1 (en) * | 1996-12-20 | 1998-07-02 | Sikorsky Aircraft Corporation | Drive shaft casing for a ducted fan anti-torque device |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105947195A (en) * | 2015-03-09 | 2016-09-21 | 瑞士玛瑞恩克直升机公司 | Tail rotor device of a helicopter |
RU2705485C2 (en) * | 2015-03-09 | 2019-11-07 | коптер груп аг | Helicopter tail rotor device |
CN105947195B (en) * | 2015-03-09 | 2021-01-29 | 科普特集团有限公司 | Tail rotor device of helicopter |
RU2766641C2 (en) * | 2017-12-22 | 2022-03-15 | ЛЕОНАРДО С.п.А. | Helicopter with a counter-rotation system |
RU2788013C1 (en) * | 2021-11-09 | 2023-01-16 | Владимир Валентинович Желваков | Apparatus for compensating the reactive torque of the main rotor of a helicopter |
RU2792994C1 (en) * | 2023-01-14 | 2023-03-28 | Сайфитдин Хуснетдинович Идельбаев | Propeller with external annular frame and tension blades |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11772777B2 (en) | Variable pitch bladed disc | |
KR101483277B1 (en) | Helicopter with a transverse duct | |
US9162749B2 (en) | Blade for a helicopter anti-torque device | |
US5566907A (en) | Counter-torque device with ducted rotor and phase modulation of the blades, for helicopter | |
CN104755703B (en) | Thrust generation system without duct | |
JP3043593B2 (en) | Helicopter counter-torque device with ducted rotor and commutating stator and phase modulation of rotor blades | |
JP3043594B2 (en) | Counter torque device having duct type rotor and commutation stator and inclined commutation blade | |
US20120025016A1 (en) | Aircraft propeller | |
KR101537740B1 (en) | a rotor blade, a rotor, an aircraft, and a method | |
US20170029091A1 (en) | Propeller having extending outer blade | |
US10889366B2 (en) | Ducted thrusters | |
WO2019202515A1 (en) | Acoustic noise suppressing ducted fan propulsor mounting arrangement and treatments | |
RU2538497C1 (en) | Helicopter enclosed antitorque propeller | |
WO2019155656A1 (en) | Propeller, propeller designing method, propeller designing method program, and information storage medium | |
GB2544449A (en) | Variable-pitch bladed disc | |
US11319062B1 (en) | Contra-rotating rotors with dissimilar numbers of blades | |
US11999466B2 (en) | Ultra-wide-chord propeller | |
EP3552960B1 (en) | Tail rotor of a helicopter | |
US20200290725A1 (en) | Ducted thrusters | |
WO2021033419A1 (en) | Vane wheel for wind power generation and wind power generation system | |
RU2557683C2 (en) | Helicopter with crosswise duct | |
WO2005028305A2 (en) | Aerodynamic tip protuberances for tip vortex intensity reduction | |
US10746184B2 (en) | Turbine engine compressor with a turbulence sensor | |
CN115258133B (en) | Rotor and aircraft | |
RU2788013C1 (en) | Apparatus for compensating the reactive torque of the main rotor of a helicopter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151204 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20161110 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20210220 |