Аэродинамика вертолета (Гессоу А., Мейерс Г., 1954 - Аэродинамика вертолета), страница 4

Механика управления несущим винтом Как указывалось выше, вертолет управляется созданием момента относительно втулки несущего винта, наклоном результирующего вектора тяги или комбинацией обоих способов. Ниже рассматриваются способы изменения моментов и наклона векторов тяги для винтов с шарнирным и жестким креплением лопастей. Управление наклоном втулки. Если втулка жесткого или шарнирного винта наклоняется относительно фюзеляжа, как показано на фиг. 1. 8,а, происходит наклон вектора тяги.

В обычных вертолетах с поршневым двигателем трудно осуществить наклон втулки, так как к ней передается большой крутящий момент. Управление наклоном втулки обычно делается на реактивных вертолетах или на автожирах, где нет передачи крутящего момента. Ц и к л и ч е с к о е у п р а в л е н и е. Наиболее распространенным способом управления как жестким, так и шарнирным несущим винтом является циклическое изменение угла установки лопасти при ее вращении по азимуту. Это обычно осуществляется с помощью специального устройства — автомата-перекоса (АП) (фиг. 1.

10), Крепление лопасти к втулке включает осевой шарнир, который позволяет лопасти поворачиваться относительно своей продольной оси и таким образом изменять угол установки (шаг), следуя за наклоном тарелки автомата-перекоса, по мере того как лопасть меняет свое азимутальное положение, двигаясь по окружности При циклическом управлении влияние наклона АП на жесткий и шарнирный винты различно. При жестко закрепленных лопастях наклон АП создает момент на втулке винта, действующий в направлении наклона АП вследствие разницы в подьемных силах диаметрально противоположных лопастей (фиг, 1. 14). У шарнирного несущего винта с ГШ, расположенными на оси вращения, наклон АП вызывает наклон вектора тяги, так как лопасти могут совершать маховое движение, и передача момента исключена В этом случае наклон АП аналогичен соответствующему наклону оси втулки (фиг.

1. 9,в). Если ГШ расположены не на оси вращения винта, то наклон песушего винта создает одновременно и момент и наклон вектора тяги. ттттттл оИзиа.арЬ.гв — Самолет своими руками?! СКБ "Вулкан-Авиа" Фиг 1 14 Момент, создавас мый смещением вектора тяги Фиг 1 15 Лопасть с сервоуправлением Фиг 1 16 Несущая система с серворотором еттттл оИз-!а.арь.гв — Самолет своими руками?! СКБ "Вултсан-Айиа" Моменг создяечся массовыми силами лопасчсй, деисгвующими на Вч улку Другие способы циклического управления.

Кроме непосредственного воздеисгвия АП ня лопясчь, угол ее установки может изменяться с помощью действия АП на серворули, расположенные у заднеп кромки, как ня фпг. 1. 15, или воздействием АП ня сервовинг, кочорьш в свою очередь деиствуст на несущий вин г (фпг. 1. 16) Прсимущссчва гакой сисгемы управленич заключгногся в чом, ччо она препятствуеч передаче усилий с лопасгси ня управление и при соответсчвующсм выборе параметров улучшяеч ~ счоичивосч ь всртолсч я. Конструкции вертолетов Смеи~анная Фиг 1 17 Формы лопаегеп н плане 21 тези.тоИз-га.арь.тв — Самолет своими руками?! Л о и а с т и н е с у щ и х в и н т о в Лопасти обычных вертолетов ичегот очношспис длины к ширине около 15: 1 или 14 1. Для лопастей большеи частью при~меняются профили, имеюгцие небольшие кьэффицггенты момента, например, серии ГАЛСА ОО (МАСА 0012, 0015 и др ) илп серии КАСА 230 (23012, 23015) Толщина профппя выбпрасгся ог О до 20%, более чолсгые сечения применяюгся для корневых часгей лопасчи.

Лопасти имеют различную форму в плане и различную кручку Ничке показывается, что наилучшей лопастью с аэродинамической точки зрения является ло пасть, имеющая грапецевидную форму и крутку. Прямоуипьнйя Однако выгода ог приме пения трапецевидных закрученных лопастей нногча бьгвает невелика (огчя трапеиеН0ная ависит от чипа вертолета и его основног о нячначе ния), тогда соображения сч оимости прои чводствя частавлягот делать лопасти прямоугольными и отказываться от кругкп Обычные формы попясчеи иокязаньг ня фиг 1 17. !.

Логгасги го сгильны.уг лонжеронолг и гголотн.пнои обшитой. Большинство лопасгси первых вертолетов имело гякую конструкцию Эги лопясгп очносительпо просчы в производстве, но имеют серьезные нсдосгягкп, выражающиеся в искажении их поверхности при работе и часчом разрушении полотнянои обшивки. Основным элементом конструкции таких лопясчеи явпястся сгяльнои лонжерон, обычно имскпции псрсмеггнос сечение Лонжероны пзготовляючся в виде одпои сппошнон сгупснчячоп трубы. Нервюры вырезаю гся пз фанеры и и рикрсп гягоч си к лонжерону с помощью чгегаллических хомутош Хочуч ы приклепьттотся к первюрям и крепятся к лонжерону с помощью точечнои сварки или кчея Передняя кромк,г г пясг. дг гясгся пг чв:рдшо дерева — спруся пли СКБ "Вулкан-Адиа" красного дерева, часто с включением металлической полосы для перемещения центра тяжести вперед Передняя часть лопасти до лонжерона покрывается фанерой, остальная часть — полотном, которое пришивается к каждой нервюре.

В нижней поверхности лопасти делаются вентиляциончь1е отверстия для уменьшения внутреннего давления воздуха, которое образуется в результате действия центробежных сил. 2. Лопасти с Фанерным покрытием. Недостатки лопастей с полотняным покрытием могут быль устранены в случае применения фанерного (вместо полотняного) покрытия при сохранении в остальном той же конструкции лопасти Однако лопасти с фанерным покрытием требуют квалифицированного ручного изготовления, следовательно, не приспособлены для массового производства и, кроме того, подвержены воздействию атмосферы.

3. Цельнодеревянные лопасти. Лопасти цельнодеревянной конструкции нашли широкое распространение. Они изготовляются путем склейки нсскольких слоев древесины. Более тяжелое дерево применяется для передней части лопасти, а более легкое, такое, как бальза,— для задней, Цельнодеревянные лопасти просты в производстве, особенно если они имеют прямоугольную форму и постоянную толщину. Поверхность таких лопастей получается точной и гладкой. Недостатком цельнодеревянных лопастей является их большой вес и так же, как лопастей с полотняным и фанерным покрытием, подверженность воздействию влаги и сравнительно быстрая изнашиваемость.

4. Металлические лопасти. Металлические лопасти в настоящее время производятся большинством фирм. Изготовляются они из листового материала или из прессованных элементов, обшитых листовым магериалом. Наиболее простой в производстве, повидимому, будет лопасть, образованная передней частью, прессованной в форме профиля сечения Р и являющейся по существу лонжероном, и задней, изготовленной из листового материала в форме (.

Переднюю и заднюю части соединяют между собой с помощью потайных заклепок. Были изготовлены части лопастей, представляющие собой целое сечение лопасти, прессованное из одного куска металла. Можно полагать, что металлические лопасти получат наиболее широкое распространение на вертолетах. Втулки несущих винтов Втулка является основным элементом несущего винта и обычно представляет собой поковку из стали плп дуралюмина Конструкция втулки зависит от разноса шарниров и числа лопастей. Обычно во втулке предусматривается место для игольчатых подшипников ГШ.

У п р а в л е н и е н е с у щ и м в и н т о м. Управление несущим винтом обычно сосгоит из автомата-перекоса, передаточных тяг и рычагов, поворачивающих лопасти винта в осевых шарнирах. Автомат-перекос состопг из внутреннего невращающегося кольца и наружного кольца, вращающегося вместе с винтом (фиг. 1.

10) Наружное и внутреннее кольца связаны между собой легкими шарико- или роликоподшипниками. Внутреннее кольцо АП монтирует- ттизт тоИз-!а.арЬ.гв — Самолет своими руками?! СХБ "Вулкан-Адиа" ся с помощью универсально~о шарнира так, что может перемещать ся вдоль оси вала винта и наклоняться в любом направлении. Лопасти связываются с АП так, что угол их установки определяется наклоном плоскости АП, Присоединение тяг управления к лопастям производится обычно с таким расчетом, чтобы их маховое движение и движение в плоскости вращения не вызывало изменения угла установки. Однако изменение угла установки лопасти при ее маховом движении имеет положительное значение и часто создается намеренно Большие изменения угла установки при перемещении лопасти в плоскости вращения нежелательны, поэтому принимаются все меры, чтобы исключить это явление.

Систем а упра вл ения. Типичная система управления с прямой связью приведена на фиг. 1. 10, откуда видно, что ручка управления связана с АП таким образом, что наклоняет его плоскость в том же направлении, в котором она наклоняется сама. Рычаг общего шага перемещает весь АП вверх или вниз, сохраняя при этом наклон, заданный ручкой управления. Передаточное число между ручкой управления и лопастями таково, что при отклонении ручки на 25 лм угол установки лопасти изменяется на 1 — 2' У многовинтовых вертолетов управление винтами может осуществляться иначе. У вертолетов с поперечным расположением винтов АП могут иметь свободу наклона только в продольном направлении. Поперечное управление осуществляется перемещением АП вдоль осей валов, т.

е. одновременным изменением угла установки всех лопастей, чем создается крен вертолета. Однако может применяться и комбинированное управление, когда одновременно происходит наклон АП в поперечном направлении и перемещение их вдоль осей валов. Сказанное относится и к вертолетам продольной схемы, где это касается продольного наклона АП.