Пилотирование вертолета - [7]
Рис. 36.Примеры использования кориолисовых сил
Но вернемся опять к лопасти вращающегося несущего винта вертолета и проследим за изменением аэродинамических <и других сия, действующих на нее, а также за движением лопасти в пространстве за один оборот винта.
Итак, наступающая лопасть под действием возросшей подъемной силы за счет увеличения скорости обтекания начинает совершать взмах вверх от своего нейтрального положения.
В результате появления вертикальной скорости перемещения лопасти угол атаки сечения лопасти уменьшится, при этом снизится рост появившейся избыточной подъемной силы, а так как лопасть поводковым механизмом связана с автоматом-перекосом, положение которого будем считать неизменным, то при взмахе лопасти вверх уменьшится и ее установочный угол, что еще более уменьшит избыточную подъемную силу. Несмотря на это, подъемная сила вследствие роста скорости будет увеличиваться вплоть до азимутальной точки 90°, в которой скорость перемещения лопасти вверх достигнет своего максимума.
При дальнейшем вращении лопасти после точки 90°, несмотря на падение величины избыточной подъемной силы, лопасть все же будет продолжать движение вверх, но с убывающей скоростью. Своего верхнего положения лопасть достигнет, несколько пройдя азимутальную точку 180° вследствие сил инерции.
Став теперь отступающей лопастью, скорость обтекания которой становится меньше окружной скорости, она вследствие уменьшения подъемной силы и под действием центробежной силы и силы веса начнет движение вниз. При этом угол атаки ее сечения возрастет за счет вертикальной скорости движения вниз, а также за счет увеличения установочного угла лопасти по причине воздействия поводкового механизма автомата-перекоса.
Эти процессы будут поддерживать подъемную силу отступающей лопасти.
В азимутальной точке 270° скорость обтекания лопасти воздушным потоком будет наименьшей. Вертикальная скорость движения лопасти вниз будет иметь наибольшее значение. Низшее положение при взмахе вниз лопасть займет, несколько пройдя точку 0°.
Напомним, что кориолисова сила К>2 у опускающейся лопасти в силу увеличения радиуса вращения ее центра тяжести будет направлена против вращения винта.
На рис. 37 показаны изменение углов атаки лопасти несущего винта за один его оборот и схема сил, действующих на элемент лопасти в четырех азимутальных точках.
Рис. 37.Схема сил и изменение углов атаки лопасти за один ее оборот
На рис. 38 показано изменение установочного угла лопасти под воздействием поводкового механизма автомата-перекоса, называемого регулятором взмаха. Характеристики регулятора взмаха зависят от tg σ>1 = b/a и для существующих вертолетов находятся в пределах от 0 до 1.
Рис. 38.Схема действии регулятора взмаха
Рассмотрим, как устроен несущий винт одновинтового вертолета. Он состоит из втулки и трех шарнирно подвешенных к ней лопастей.
Втулка винта изготовлена из высококачественной стали и укреплена на верхнем выходном валу главного редуктора при помощи шлиц и специальной гайки.
Каждая лопасть подвешена к втулке на трех шарнирах. Горизонтальный шарнир (с горизонтальной осью) обеспечивает колебания лопасти в вертикальной плоскости.
Колебания лопасти относительно горизонтального шарнира ограничиваются верхним и нижним упорами. Верхнего упора лопасть никогда не касается, а на нижний она опирается при неподвижном винте, поэтому этот упор иногда называют ограничителем свеса лопасти (рис. 39).
Рис. 39.Подвеска лопасти:
>1 — горизонтальный шарнир; 2 — нижний упор; 3 — вертикальный шарнир; 4 — фрикционный демпфер; 5 — осевой шарнир; 6 — поводок автомата-перекоса
Вертикальный шарнир обеспечивает колебания лопасти в горизонтальной плоскости, вернее в плоскости вращения. Колебания лопасти в плоскости вращения ограничиваются передним и задним упорами. Кроме того, для гашения колебаний лопасти в плоскости вращения на вертикальном шарнире установлен фрикционный демпфер. Дело в том, что жесткость лопасти в этой плоскости гораздо большая, чем в вертикальной, и при отсутствии демпфера возможны удары лопасти об ограничители, что неизбежно привело бы к ее поломке, особенно при раскрутке трансмиссии, когда центробежная сила лопасти очень мала.
Осевой шарнир дает возможность поворачивать лопасть относительно ее продольной оси, изменяя при этом установочный угол, или, как принято говорить, ее шаг.
Повороты лопасти относительно осевого шарнира выполняются поводковым механизмом автомата-перекоса.
Основной силовой деталью лопасти является стальной лонжерон, представляющий собой тонкостенную трубу переменного сечения, изготовленную из высококачественной стали.
На этой трубе при помощи специальных розеток-хомутиков закреплены деревянные нервюры. К нервюрам приклеивается покрытие, состоящее из особой фанеры, которая сверху покрывается авиаполотном и окрашивается.
В носовой части лопасти проходит мощный носовой стрингер из облагороженной древесины и установлен специальный металлический противовес, исключающий возникновение флаттера лопасти при больших скоростях (рис. 40). На поверхности передней кромки установлен противообледенитель.
