ROTOR DE COLA DE HELICOPTERO DE VELOCIDAD VARIABLE ACCIONADO HIDROSTATICAMENTE.

Rotor de cola para helicópteros de un único rotor principal y respectivo sistema de empuje que comprende:



- un rotor (r) que consiste en unas palas (b), no articuladas y de paso fijo;

- un motor hidráulico de cilindros axiales y de paso fijo que acciona directamente el rotor (r);

- una bomba hidráulica (p) de cilindros axiales y de desplazamiento variable accionada por el eje (m) del rotor principal del helicóptero;

- una palanca de control (h), que varía el desplazamiento de la bomba (p), conectada a los pedales (f) de control situados en la cabina; y

- unas tuberías hidráulicas (c) que conectan la bomba (p) al motor (n); caracterizado por el hecho de que el sentido del empuje puede cambiarse mediante dicha palanca de control (h) invirtiendo el flujo del fluido a través del motor hidráulico (n), invirtiendo así el sentido de giro del rotor

Tipo: Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: W07000008IT.

Solicitante: LIDAK, VLADIMIRO.

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: VIA DEI PINI, 14,00010 MONTELIBRETTI.

Inventor/es: LIDAK, VLADIMIRO.

Fecha de Publicación: .

Fecha Concesión Europea: 2 de Septiembre de 2009.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B64C27/12 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B64 AERONAVES; AVIACION; ASTRONAUTICA.B64C AEROPLANOS; HELICOPTEROS (vehículos de colchón de aire B60V). › B64C 27/00 Giroaviones; Sus rotores específicos (dispositivos de aterrizaje B64C 25/00). › Accionamiento de rotores.
  • B64C27/82 B64C 27/00 […] › caracterizados por la provisión de un rotor auxiliar o de un dispositivo de chorro fluido para contrarrestar el par del rotor de sustentación o variar la dirección del giroavión.

Clasificación PCT:

  • B64C27/12 B64C 27/00 […] › Accionamiento de rotores.
  • B64C27/82 B64C 27/00 […] › caracterizados por la provisión de un rotor auxiliar o de un dispositivo de chorro fluido para contrarrestar el par del rotor de sustentación o variar la dirección del giroavión.
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ROTOR DE COLA DE HELICOPTERO DE VELOCIDAD VARIABLE ACCIONADO HIDROSTATICAMENTE.

Fragmento de la descripción:

Rotor de cola de helicóptero de velocidad variable accionado hidrostáticamente.

La presente solicitud de patente de invención industrial se refiere a un rotor de cola de helicóptero y a su sistema de empuje diseñados para ser utilizados en helicópteros de un único rotor principal.

Por un lado, este rotor se opone a la fuerza de torsión de reacción desarrollado por el rotor principal del helicóptero, proporcionando al helicóptero elevación y propulsión, alrededor del eje vertical del rotor principal; por otro lado, el rotor de cola permite determinar y controlar la posición angular del helicóptero alrededor del eje vertical (es decir: el avance).

A tal efecto los helicópteros equipados con un único rotor principal, normalmente tienen un añadido estructural, denominado larguero de cola, extendido en la dirección opuesta al movimiento, que en su extremo lleva un rotor denominado "rotor de cola", cuyo eje rotacional es perpendicular al plano definido por el eje vertical del eje del rotor principal y el eje longitudinal del larguero de cola. Este rotor de cola consiste en dos o más palas, con forma aerodinámica para proporcionar elevación, conectadas mediante uniones articuladas adecuadas a un concentrador central. Su rotación se realiza mediante una caja de engranajes cónicos de 90º accionada por el rotor principal por medio de un eje de transmisión conocido como "eje largo" dado que es tan largo o incluso más largo que el propio larguero de cola.

El empuje aerodinámico desarrollado por el rotor de cola (que rota prácticamente a velocidad constante) gracias a su excentricidad con respecto al eje rotacional del rotor principal, produce una fuerza de torsión de oposición cuya intensidad depende del paso geométrico de las palas articuladas, que se modifica a través de un sistema de palancas y bielas o dispositivos similares, por lo general conectados a una fuerza de torsión de pedales conectados que permiten al piloto ajustar el "trim" o equilibrado del helicóptero alrededor del eje del rotor principal.

En los helicópteros de un único rotor actuales que utilizan el tipo de rotor y sistema de empuje anteriormente indicados, la posición geométrica del larguero de cola que lleva el "eje largo" y el rotor de cola está condicionada por el mínimo de espacio libre entre el propio larguero y las palas del rotor principal. La posición del eje motor del rotor de cola es por tanto considerablemente inferior a la posición ideal situada en el plano del rotor principal, dando lugar a fenómenos dinámicos perjudiciales.

También hay que señalar que en los helicópteros anteriormente mencionados, las palas del rotor de cola rotan a velocidad constante, dado que son accionadas por dispositivos mecánicos de relación fija conectados al eje de transmisión del rotor principal, que es conocido por rotar a velocidad constante.

Estas circunstancias significan que (incluso en condiciones de vuelo con el motor apagado, cuando no hay necesidad de actuar contra la fuerza de torsión) no obstante el rotor de cola continua girando a la misma velocidad, incluso con un paso cero de las palas, produciendo así un consumo de energía inútil debido al rozamiento en el sistema de empuje y en el propio rotor de cola, con una pérdida de energía del rotor principal en una autorotación con el motor apagado.

Una desventaja adicional encontrada en los helicópteros anteriormente descritos surge por el hecho de que el eje del "eje largo" es ortogonal al eje del rotor principal y condiciona el posicionamiento del motor y el sistema de empuje, siendo necesario una segunda caja de engranajes cónicos en el rotor principal, si el motor se posiciona con el eje en horizontal. Sin embargo, si el motor se posiciona con el eje en vertical, debe montarse una segunda caja de engranajes cónicos en el extremo frontal del "eje largo".

Ambos casos crean en cualquier caso considerables complicaciones de ingeniería y diseño, así como un aumento del peso total del sistema de transmisión.

Existen otros sistemas anti-fuerza de torsión, denominados "NOTAR", en los que el par inducido por el rotor principal es contrarrestado por chorros de aire o gas producidos por una turbina y conducidos a lo largo del larguero de cola, utilizando ventanas adecuadas para producir el efecto aerodinámico deseado.

El desarrollo de tales sistemas conduce a considerables problemas de construcción, que han limitado su uso únicamente a helicópteros propulsados por turbina.

US2.644.534 describe una estructura para compensar la fuerza de torsión de los rotores de los helicópteros, una estructura para controlar el empuje de los rotores de compensación y unos medios para obtener y mantener el "trim" o equilibrado del paso en los helicópteros. El preámbulo de la reivindicación se corresponde a este documento. US2.247.982 describe un control anti-fuerza de torsión y de dirección para helicópteros.

GB 1 455 816 describe un helicóptero con un rotor de cola anti-fuerza de torsión que se proporciona con un empuje hidráulico para dicho rotor.

La intención básica de la invención descrita en la presente memoria es evitar las dificultades mencionadas anteriormente encontradas en los helicópteros de un único rotor disponibles en la actualidad creando un rotor de cola y el respectivo sistema de empuje que sea altamente flexible, adaptable, fácil de hacer y de uso tanto seguro como eficaz.

Un segundo objetivo de la invención es crear un rotor de cola y un sistema de transmisión que permitan que el empuje del rotor se regule variando su velocidad en vez del paso de las palas, limitando de ese modo el rozamiento mecánico en condiciones de vuelo con el motor apagado.

Un tercer objetivo de la invención es deshacerse del "eje largo", eliminando de ese modo una fuente de vibraciones perjudiciales y liberando a la geometría de transmisión de las limitaciones impuestas por la necesidad de tal eje.

Un cuarto objetivo de la invención es eliminar todos los controles y dispositivos requeridos para modificar el paso de las palas del rotor de cola desde la cabina, rotor de cola y larguero de cola, se manera que el larguero de cola quede libre de partes móviles.

Un quinto objetivo de la invención es eliminar la caja de engranajes cónicos necesaria para accionar el rotor de cola, conduciendo a un diseño más fácil, menos desgaste y una mayor fiabilidad.

Un sexto objetivo de la invención es permitir controlar la dirección del helicóptero mediante el rotor de cola bajo condiciones de vuelo con el motor apagado.

Todavía otro objetivo de la invención es hacer que la posición geométrica del motor sea independiente del rotor de cola de manera que pueda montarse el motor con el eje del motor en vertical, sin la necesidad de una caja de engranajes cónicos para accionar el eje del rotor principal.

Estos y otros objetivos a detallar más adelante son todos ellos satisfechos por la invención de un rotor de cola y un sistema de transmisión para helicópteros de un único rotor cuyas características básicas incluyen:

un rotor con tres o más palas fijas no articuladas; un motor hidráulico de cilindros axiales y desplazamiento fijo que acciona directamente dicho rotor de palas fijas; una bomba de fluido hidráulico de desplazamiento variable con cilindros axiales; unos mecanismos para controlar el desplazamiento de la bomba conectados a los pedales; unas tuberías para el fluido hidráulico que conecta la bomba al motor.

    Otras características y ventajas de la invención estarán más claras y serán más evidentes a partir de la siguiente descripción, junto con la referencia al dibujo adjunto que ilustra una de las varias posibles maneras de organizar el sistema:

    La Figura 1 muestra una forma de realización del rotor de cola y del sistema de transmisión tal y como se aplican a un helicóptero de un único rotor.

    Esta figura ilustra el rotor de cola (r) con un mínimo de tres palas de paso fijo. El rotor (r) está acanalado al eje de un motor hidráulico de cilindros axiales (pistones) de desplazamiento fijo estándar, montado en el extremo del larguero de cola (t) y conectado a través de unas tuberías de entrada y salida rígidas o flexibles a una bomba hidráulica (p) de cilindros axiales (pistones) de paso variable estándar cuyo eje es accionado por el eje (m) del rotor principal utilizando mecanismos de transmisión normales.

    La palanca de control (h) que ajusta el desplazamiento y flujo...

     


    Reivindicaciones:

    1. Rotor de cola para helicópteros de un único rotor principal y respectivo sistema de empuje que comprende:

      - un rotor (r) que consiste en unas palas (b), no articuladas y de paso fijo;
      - un motor hidráulico de cilindros axiales y de paso fijo que acciona directamente el rotor (r);
      - una bomba hidráulica (p) de cilindros axiales y de desplazamiento variable accionada por el eje (m) del rotor principal del helicóptero;
      - una palanca de control (h), que varía el desplazamiento de la bomba (p), conectada a los pedales (f) de control situados en la cabina; y
      - unas tuberías hidráulicas (c) que conectan la bomba (p) al motor (n);
    caracterizado por el hecho de que el sentido del empuje puede cambiarse mediante dicha palanca de control (h) invirtiendo el flujo del fluido a través del motor hidráulico (n), invirtiendo así el sentido de giro del rotor.

      2. Rotor de cola para helicópteros de un único rotor y respectivo sistema de empuje, según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho sistema está dotado de unas tuberías de drenaje (i), un tanque de aceite (k), un filtro de aceite (o), un radiador (e) y una bomba de carga (g).

      3. Rotor de cola para helicópteros de un único rotor y respectivo sistema de empuje, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el rotor (r) comprende por lo menos tres palas de paso fijo (b).

      4. Rotor de cola para helicópteros de un único rotor y respectivo sistema de empuje, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la magnitud del empuje puede cambiarse variando la velocidad de flujo del fluido a través del motor hidráulico (n), variando de ese modo la velocidad de rotación del rotor (r).

      5. Rotor de cola para helicópteros de un único rotor y respectivo sistema de empuje, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la velocidad de rotación del rotor de cola (r) cae con la reducción de la fuerza de torsión motor aplicado al rotor principal, cayendo hasta cero en el caso de una pérdida de potencia y autorotación.

      6. Rotor de cola para helicópteros de un único rotor y respectivo sistema de empuje, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en condiciones de vuelo que implican una pérdida de potencia debido a un fallo del motor, la bomba (p) es accionada por el rotor principal en autorotación, y los controles de dirección permanecen activos.


       

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