Далин В.Н. Конструкция вертолетов (553618), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Наименее догруя<енным оказывается трехлопастной винт, занимающий исключительное положение среди всех винтов на кардано (рис. 2.5.1, з). В конструкции такого винта все гармоники возбуждающих сил, за исключением гармоник, кратных трем, могут вызвать лишь шарниршяо формы колебаний лопасти. В пинте с л<обым другим числом лопастей 2-я гармоника вызывает консольные формы колебаний. К другим недостаткам винтов на кардане относится наличие «жесткого» конструктивного угла конуспости. Вследствие значительного изменения тяги винта, включая его реверсировапие, в лопастях возникают большие статические напряжения в плоскости взмаха, Принципиально неустранимое качательное движение лопасти относительно ОШ у винтов с числом лопастей п~ 3 (компенсатор взмаха получается большим единицы) создает предпосылки к возникновению автоколебаний и крайне услоя<няет конструкцию ОШ, вынужденных работать при больших амплитудах угловых колебаний.
Докрил<ические винты. Если собственная частота консольного типа лопасти в плоскости вращения Р„ниже <-й гармоники, со«< ответствующие нагрузки на лопасть и втулку будут меньше, чем у винтов пониженной жесткости. Обеспечить такую частоту можно прн подвеске лопасти ко втулке при помощи ВШ (рис. 2.5Л, д).
Благодаря меньшим нагрузкам па лопасти' и втулку докритичеокие винты имеют преимущество поред винтами пониженной жесткости у тяя<елых или даже средних вертолетов. Поскольку собственная частота Р < в, в системе Р — фгозеляж на земле и в полете х могут возникать самовозбужда<ощиеся колебания типа «воздушный» резонанс. Для их устранения в конструкции винтов с ВШ включают упругодемпфирующие элементы, повышающие частоту собственных колебаний лопастей относителыш ВШ до значений Р— «1 Р = — = 0,7 и увеличивающие демпфирование колебаний. оэ $07 Докритические винты имеют большие преимущества по сравнению с другими типами винтов.
Значительное удаление собственной частоты от гармоник возбуждения (особенно от 2-й) снижают нагрузки в плоскости вращения на порядок по сравнению с винтами повышенной жесткости. В области первых трех гармоник остаются, как и у НВ, только частоты шарнирного тона в плоскости взмаха.
Нагрузки на лопасть таких винтов наиболее низки, их можно сравнить с нагрузками на лопасть НВ, что позволяет создать самые легкие лопасти по сравнению с другими типами РВ. Снижение массы лопасти приводит к уменьшению центробежной силы, действующей на втулку винта, и является необходимым условием для облегчения РВ. Низшие частоты собственных колебаний лопасти в плоскостях вращения и взмаха у винтов с ВШ практически не зависят от угла установки лопасти, т.к, з этом случае между ними остается лишь слабая связь от центробежных сил. Возможность применять на таких винтах малые значения компенсатора взмаха устраняет опасность автоколебаний, а также уменьшает качательное движение в ОШ, что упрощает создание подшипников ОШ (или торсиона) с малой массой и большим ресурсом.
Наличие ВШ и демпферов уменьшает динамические перегрузки в хвостовой трансмиссии при резких перекладках педалей во время разворота на режиме висения, а также при увеличении угловой скорости винтов. Зто снижает массу трансмиссии и хвостовой балки н смягчает ограничения по скорости перекладки педалей. В отличие от других типов винтов вибрации хвостовой балки практически не вызывают напряжений з плоскости вращения лопастей. В результате значительного снижения нагрузок в плоскости вращения и облегчения лопастей их ресурс определяется напряжениями в плоскости тяги, как у НВ. Преимущества докритических винтов проявляются сильнее при увеличении размерности вертолета. Упругость в ВШ также помогает решить проблему устранения ударов лопастей по упорам ВШ при изменении угловой скорости винта, связанную с вертикальным расположением его плоскости вращения.
К особенностям винтов с ВШ следует отнести усложнение конструкции из-за наличия ВШ и упругодемпфирующих элементов, а также необходимость выбора параметров, обеспечивающих подавление зон неустойчивости <воздушного» резонанса. 108 У докритических РВ в процессе раскрутки и снижения угловой скорости может иметь место так называемый «гравитационный» резонанс (рис. 2.5.2). Этот резонанс наступает при совпадении частоты собственных колебаний лопасти в плоскости вращения ю с угловой скоростью РВ Р вследствие изменения направления силы тля<асти. При выборе параметров РВ необходимо учитывать, что угловая скорость винта, соответствующая «гравитационному» резонансу, может быть близка к угловой скорости малого газа двигателей, при которой возможна длительная работа.
а) Рис. 2.5.2. Характеристики докритичеосих винтов: а — амплитуда колебаний ЬР, лопасти относительно вертикального шарнира при «гравитационном» резонансе; гс в — частота вращения рулевого винта Р. б — изгибшощий момент М в плоскости вращения при «гравитационном» резонансе Поскольку уровень переменных напряжений в агрегатах РВ значительно воарастает при использовании закрученных лопастей, а испытания не выявили существенного влияния закрутки лопастей на мощность, потребляемую РВ,.целесообразным представляется применение плоских лопастей (исходя из тохнологичоских и прочностных соображений). На отдельных вертолетах вместо РВ применяется фенестроп, — многопластный винт, помещенный в специально спрофилированное кольцо.
По сравнению с РВ фенестрон имеет ряд преимуществ: — винт в кольце менее опасен для обслуживающего персонала; 109 12 14 15 Рис. 2.5.3. Конструктивно-кинематическая скема фенестрона: 1 — обтекатель втулки; 2, 7 — вал и механизм управления общим шагом винта; 3 — подшипники корпуса осевого шарнира; 4, 10 — торсиощ 5 — корпус осевого шарнира; б — корпус углового редуктора; В, 9 — поводки управления, 11 — киль; 12 — стабилизатор; 13 — руль; 14, 15 — корпус и винт фенестрона 110 — паличие почти осевого потока на входе фенестрона позволяет упростить втулку винта, исключив шарнирные соединения, кроме осевого (в осевом шарнире используется торсион); — не пуллен промежуточный редуктор, т.к. ось фенестрона, как правило, расположена на оси хвостового вала; — входная часть кольца фенестрона профилируется таким образом, что создается дополнительная тяга.
Основным недостатком фенестрона является значительно большая мощность, потребляемая им на режиме висения вертолета и большое аэродинамическое сопротивление корпуса фенестерона на режиме горизонтального полета вертолета. Лопасти и кольцо фепестрока выполняются из КМ. Конструирование втулки и лопастей феяестропа аналогично процессу конструирования жесткого многолопастпого маршевого винта. На рис. 2.5.3 представлено одно из возможных конструктивных оформлений фенестропа.
Перспективным является способ компенсации реактивного момента НВ за счет создаззия поперечной аэродинамической силы па хвостовой балке вертолета с системой суперциркуляции. Глава 8. СИСТЕМА МЕХАНИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЕРТОЛЕТА Процесс изменения сил и моментов, обеспечивающих полет вертолета по заданной траектории, называзот управлением, а комплекс соответствующих устройств составляет систему управления (СУ) (рис.
3.1.1). Управление вертолетом мозгует осуществляться: — непосредственно летчиком; — летчиком, а также механизмами и устройствами, служащими для облегчения процесса управления и улучшения его качества (полуавтоматическая система); — системой, в которой создание и изменение управляющих сил и моментов осуществляется комплексом автоматических устройств, а роль летчика сводится к отладке этих устройств и наблюдению за правильностью их работы. СУ вертолетом состоит из ручного и ножного управления.
Ручное рираеление предназначено для воздействия на автомат перекоса (АП) НВ и разделяется па управление общим шагом (управление подъемной силой НВ по оси У) и циклическим шагом НВ (продольное и поперечное управление относительно осей Х и 2). 111 ~~Тига Твгдрв Рис. 3.1.1. Управление вертолета" а — система осей верпьолетаь б — управление общим шагом; в — продольное управление; г — поперечное управление; д — путевое управление 112 Управление общим шагом летчик осуществляет при помощи рычага, расположенного слева от него. Управление циклическим шагом НВ производится правой рукой. Нолс>ьым управлением создается момент >И относительно веря тикальной оси вертолета и осуществляется путевое управление (рысканье). На вертолете одновиптовой схемы путевое управление предназначено для изменения общего шага РВ, на вертолетах соосной схемы — для дифференциального изменения общего шага НВ.
Движение рук и ног летчика при управлении вертолетом соответствует естественным рефлексам человека. При перемещении ручки вперед, т.е. от себя, вертолет опускает нос (появляется пикирующий момент танга>ка ЯХ, относительно оси 2) и увеличивает горизонтальну>о скорость полета У при повышении мощности двигателя. При дви>ие»ии ручки назад, т.е. »а себя, появляется кабрирующий момент М, и происходит соответствующее движение вертолета назад (вперед хвостом).
Двиисение ручки влево вызывает левый крен вертолета (относительно оси Х) и при увеличении мощности двигателя — полет боком влево вдоль оси Е. Движение ручки вправо вызывает правый крен и полет боком вправо. Движением левой ноги вперед вертолет поворачивается налево, правой ноги — направо. 3.1. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К СИСТКМК УПРАВЛЕНИЯ ВКРТОЛКТА Выбор той или иной системы управления или их сочетания зависит от специфических особенностей вертолетов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
