Мысли на кончике пера


Календари на любой год - Календарь.Юрец.Ру



Как летают вертолёты?

Ми-26
   Я благодарен читателю за интерес, который он проявляет к моему творчеству. Я же со своей стороны постараюсь оправдать Ваше любопытство по этому вопросу. Итак начнём.

   Динамика полёта вертолёта сильно отличается от динамики полёта самолёта. Если самолёт может держаться в воздухе только в движении, имея какую то скорость, то вертолёт может висеть в воздухе неподвижно относительно земли. Эта особенность вертолёта делает его незаменимым в ряде областей человеческой деятельности. Вертолёту не нужна взлётно-посадочная полоса, ему достаточно небольшой ровной площадки, чтобы он мог спокойно на неё сесть, а затем взлететь. Такую особенность он имеет благодаря наличию у вертолёта несущего винта(НВ).
Существуют несколько схем вертолётов:
1. Соосная схема, когда на одну ось насажено сразу два винта, вращающиеся в противоположные стороны.
2. Поперечная схема, когда оси двух винтов расположены на линии, перпендикулярной продольной оси вертолёта
3. Продольной схемы, когда оси двух винтов расположены на линии параллельной продольной оси вертолёта, причем и в поперечной и в продольной схеме винты тоже вращаются в противоположные стороны.
4. Cуществует одновинтовая схема с одним несущим и одним рулевым винтом. Эту схему мы сейчас и разберём по подробней.
И так (см. анимацию ниже)
Н.В. это основной элемент вертолёта, поддерживающий его в воздухе и позволяющий управлять им.

Схема крутящих моментов вертолёта











Поиск

2


На вертолётах одновинтовой схемы, как писалось выше, кроме Н.В. на хвостовой балке вертолёта установлен рулевой винт(РВ). Р.В. предназначен для гашения реактивного момента от действия Н.В., а так же для управления вертолётом в путевом управлении.
Реактивный момент от действия Н.В. возникает из-за того, что масса Н.В. соизмерима с массой фюзеляжа вертолёта и при вращении Н.В. возникает реактивный момент, который через опоры главного редуктора передаётся на фюзеляж. Для гашения этого момента и предназначен.Р.В., создающий силу тяги, препятствующую вращению фюзеляжа в противоположную сторону вращения Р.В. (См. анимацию выше)
Mr здесь- реактивный момент корпуса главного редуктора
Mрв- момент силы тяги рулевого винта, компенсирующего Mr. Отсюда при прямолинейном полёте вертолёта или при висении без вращения Mr=Мрв
Привод рулевого винта (или его ещё называют хвостовой винт) осуществляется также от главного редуктора, посредством карданного вала, проложенного в хвостовой балке
Как же Н.В. создаёт подъёмную силу и управляет вертолётом? Начнём с того, что Н.В. бывают 2х, 3х, 4х, 5ти и т.д. до 8ми лопастными (Ми-26). Профиль лопасти Н.В. создаёт подъёмную силу по тому же принципу, что и крыло самолёта, т.е. верхняя часть профиля лопасти более выгнута, чем нижняя. Отличие от крыла лишь в том, что крыло движется поступательно, а лопасть винта вращается и подъёмная сила по размаху лопасти будет различна, максимальна она будет на концевых профилях, а минимальна у комля лопасти.
В центре Н.В. находится втулка несущего винта, это массивный элемент, насаженный на шлицы выходного вала главного редуктора.

Основные элементы системы управления несущим винтом вертолёта

А к втулке Н.В., посредством трёх шарниров крепятся лопасти. Назначение шарниров будет описано чуть ниже.
Под втулкой несущего винта установлен автомат перекоса, основной элемент управления несущим винтом. Ну вот основные узлы Н.В. перечислил, теперь начнём описывать их назначение и работу.
Как писалось выше, каждая лопасть крепится к втулке Н.В. посредством трёх шарниров: осевого, вертикального и горизонтального

Осевой шарнир

Предназначен для изменения угла атаки лопасти Н.В. Управление углом атаки лопасти осуществляется автоматом перекоса через поводок лопасти (см. рис. выше).
Управление автоматом перекоса осуществляется двумя ручками в кабине экипажа: 1)циклический шаг, когда все лопасти одновременно изменяют угол атаки на одинаковую величину,

Схема циклического шага

управляется рычагом шаг-газаю При даче рычага шаг-газа, происходит одновременно увеличение мощности двигателя(лей) и увеличение угла атаки лопастей. Н.В. нагружается, лопасти выгибаются вверх, образуя так называемый, конус Н.В.
Вертолёт отрывается от земли и висит не совершая ни какого поступательного движения вперёд, назад или в бок.

Висение вертолёта

Чтобы вертолёт начал поступательное движение вперёд или назад, существует, 2)вторая ручка управления. При даче её вперёд, вертолёт летит вперёд, при даче назад, летит назад и т.д.
При даче ручки управления вперёд происходит наклон тарелки автомата перекоса тоже вперёд. Начинает увеличиваться угол атаки лопасти, движущейся в сторону хвоста вертолёта или в сторону противоположную полёту.
В момент когда лопасть повёрнута максимально назад(над хвостовой балкой), у неё максимальный угол атаки, эта лопасть создаёт максимальную подъёмную силу. Лопасть же находящаяся спереди вертолёта, имеет минимальный угол атаки, она создаёт минимальную подъёмную силу и она несколько опускается вниз.
При взгляде со стороны видно, что конус винта, как бы наклоняется вперёд.
Соответственно вперёд наклоняется и вектор подъёмной сила, и горизонтальная составляющая этого вектора, начинает двигать вертолёт вперёд.
Всё тоже самое происходит, если ручку управления потянуть назад(на себя), вертолёт начинает поступательно двигаться назад(см. анимацию).

Поступательное движение вертолёта

Вертикальный шарнир

Предназначен для следующего: при поступательном движении вертолёта вперёд, на лопасть, движущуюся вперёд, по направлению полёта, действует двойная аэродинамическая сила сопротивления 1)от вращения самой лопасти и 2)от скорости движения самого вертолёта. Происходит сложение скоростей. Из-за большой длины лопасти, на её комель(основание), в горизонтальном направлении, действует огромная изгибательная сила. Чтобы компенсировать её действие, и установлен вертикальный шарнир. Как известно шарниры не передают изгибательных напряжений. А чтобы лопасть не болталась сама по себе, на втулке винта у каждой лопасти установлен специальный демпфер, который контролирует положение лопасти.


Работа вертикального шарнира

Горизонтальный шарнир

Горизонтальный шарнир играет следующую роль: при поступательном движении вертолёта вперёд, как уже было написано выше, на лопасть движущуюся вперёд, действует двойная сила сопротивления, но на неё так же действует и двойная подъёмная сила (из-за сложения скоростей).
Отсюда получается, что подъёмная сила этой лопасти будет больше подъёмной силы лопасти, находящейся с противоположной стороны. Получается, что вертолёт, двигаясь вперёд, должен перевернуться.
Так оно и было на первых вертолётах начала 20го века. Когда разобрались в чём дело, и установили горизонтальный шарнир.
Теперь лопасть, проходя этот участок, где она испытывает максимальную подъёмную силу, отклоняется несколько вверх, не передавая на вал Н.В. весь опрокидывающий момент.
Ну вот наверное и всё о Н.В. и автомате перекоса. Хотя нет, ещё не всё, ещё немного о насущном. Если учесть все нюансы описанные здесь и построить вертолёт, то он при поступательном движении вперёд, будет забирать немного в право, а происходит это потому, что лопасти Н.В. массивны и имеют некоторую инертность. При чём тут инертность? А вот при чём. Вы представляете, как работает осевой шарнир за один цикл оборота? Лопасть за один оборот постоянно меняет свой угол атаки, в тот момент, когда она имеет максимальный угол, т.е. находится над хвостовой балкой, сила инерции продолжает изгибать её вверх и максимальный взмах лопасть имеет чуть позже, уже пройдя хвостовую балку(пройдя крайнее заднее положение). А отсюда и весь конус винта будет, как бы не строго наклонен вперёд, отсюда и весь вертолёт будет немного забирать вправо.
Чтобы этого избежать, конструкция автомата перекоса сделана так, что максимальный угол атаки лопасть достигает не над хвостовой балкой, а несколько раньше (для каждого вертолёта свой угол опережения). В результате максимальный взмах лопасти происходит строго над хвостовой балкой.
Чтобы снять усилие с ручки управления и заставить все детали автомата перекоса работать с одинаковой нагрузкой, главный редуктор вертолёта устанавливают с некоторым наклоном вперёд. Тем самым заведомо наклоняя вперёд конус винта. Этот угол хорошо заметен, когда вертолёт просто висит неподвижно в воздухе, у него немного опущена хвостовая часть.
Кроме схемы с разнесёнными вертикальным и горизонтальным шарнирами существуют также карданное соединение и с помощью торсионов но на вертолётах российского производства они не применяются.
Ну вот теперь наверно всё, перейдём к центровке.

Центровка вертолёта

Как и у самолёта, центровка вертолёта ограничивается предельно передним и предельно задним значением, только задаются они относительно оси вращения Н.В.
Величина предельных центровок определяется по предельному отклонению тарелки автомата перекоса. При чём предельно заднее отклонение тарелки меньше, чем переднее, это делается для предотвращения удара лопастей о хвостовую балку.
Схематично центровку вертолёта можно представить следующим образом:

Вертолёт с нормальной центровкой

Вертолёт в равновесии при центровке не выходящей за пределы предельно допустимых значений

Анекдот в студию!!!


Вертолёт с предельно-передней центровкой

Вертолёт в равновесии с предельно допустимой передней центровкой



Вертолёт с предельно-задней центровкой

Вертолёт в равновесии с предельно допустимой задней центровкой.
Из схемы видно, что если Ц.Т. будет выходить за пределы центровок, то наклона тарелки автомата перекоса не хватит, чтобы обеспечить нахождение векторов подъёмной силы и силы тяжести на одной линии и вертолёт станет не управляемым
Предельно передняя и предельно задняя центровки определяются из условий предельных параметров полёта, ручка от себя(вперед) максимальной скорости горизонтального полета при предельно задней центровке, минимально допустимой частоте вращения Н.В. и наибольшей полетной массе вертолета, а также при наборе высоты с максимальной мощностью двигателей и большой скорости. Ручка на себя(назад) определяется режимом висения вне влияния близости земли с ветром сзади при предельно передней центровке вертолета.

Уважаемые читатели, если Вам понравилась эта статья, Вы можете оставить свой комментарий или задать вопрос на форуме сайта, или в форме обратной связи
На последок, я предлагаю Вам посмотреть небольшой фильм о работе автомата перекоса вертолёта.
Приятного просмотра.





Copyright © Владимир Глухов 2010
 Нравился ли этот сайт? 
   всё замечательно
   хороший сайт
   хотелось бы лучше
   сайт, так себе
   плохой сайт
   всё ужасно
Результаты


Комментарии

Комментариев пока нет.

* Обязательные поля
(Не публикуется)
 
Жирный Курсив Подчеркнутый Перечеркнутый Степень Индекс Код PHP Код Кавычки Вставить линию Вставить маркированный список Вставить нумерованный список Вставить ссылку Вставить e-mail Вставить изображение Вставить видео
 
Улыбка Печаль Удивление Смех Злость Язык Возмущение Ухмылка Подмигнуть Испуг Круто Скука Смущение Несерьёзно Шокирован
 
1000
Напишите слово марш наоборот.
 
(введите ответ)
Captcha
Refresh
 
Введите код:
 
Уведомлять о новых коментариях по почте.
 
Запомнить информацию введенную в поля формы.
 
Я прочитал(а) и понял(а) соглашение о политике конфиденциальности. *
 
Я прочитал(а) и согласен(а) с  привилами и условиями. *
 
 
Русифицированная версия скрипта Commentics
Besucherzahler ukraine women for marriage
счетчик посещений
Яндекс цитирования PRCY.ru Наш сайт в каталоге Главной Московской доски объявлений 495RU.ru Яндекс.Метрика