Вертолеты.ру

Несущий винт предназначен для создания тяги на всех режимах полета, пропульсивной силы и для управления вертолетом. К несущим винтам предъявляются следующие специфические требования: высокий КПД на всех режимах полета; хорошие авторотирующие свойства; минимальные шарнирные моменты лопастей для облегчения управления вертолетом; обеспечение устойчивости движения лопастей относительно всех шарниров; удобство балансировки лопастей и всего несущего винта.

Работа несущих винтов вертолета. Рассмотрим распределение скоростей по диску винта при горизонтальном полете. Для характеристики положения лопасти относительно направления продольной оси вертолета в плоскости вращения винта вводится понятие азимута.

За начало отсчета принято считать положение лопасти, противоположное направлению продольной оси вертолета. Далее угол возрастает по направлению вращения винта. Лопасть, движущуюся на интервале от нуля до 180 градусов, называют наступающей, а на интервале от 180 до 360 градусов —отступающей. Следовательно, на азимуте сумма окружной скорости и скорости горизонтального полета на лопасти будет ненулевой.

Вследствие того, что тяга лопасти пропорциональна квадрату скорости обтекающего профиль лопасти потока, появится момент, стремящийся повернуть вертолет относительно его продольной оси. Для устранения этого момента на втулке несущего винта устанавливают горизонтальный шарнир, позволяющий лопасти перемещаться в плоскости тяги (в вертикальной плоскости) под действием неравномерных аэродинамических сил.

При этом шарнир не передает моменты на втулку. При движении лопасти от азимута 0 к 90 градусов ее тяга увеличивается, и лопасть перемещается вверх. Рассмотрим, как изменятся составляющие суммарного вектора скорости в каждом сечении лопасти. Набегающий сверху поток воздуха (при взмахе лопасти вверх) создает скос потока, и суммарный вектор скорости подходит к профилю под меньшим углом атаки. При уменьшении угла атаки уменьшается и тяга лопасти.

При движении лопасти от азимута 90 градусов скорость уменьшается, и лопасть начинает двигаться вниз. За счет набегающего снизу потока воздуха истинный угол атаки будет увеличиваться, а вместе с ним будет увеличиваться и тяга лопасти. Таким образом, за счет махового движения относительно шарнира тяга лопастей выравнивается по азимуту, не создавая момента относительно продольной оси вертолета.

При маховом движении лопасть, вращаясь относительно оси винта, описывает некоторый конус, положение оси которого определяется углами азимута и тангажа. При нейтральном положении управления ось конуса повернута назад на ах и вбок в сторону наступающей лопасти на несколько градусов.

Сложное движение лопасти относительно шарнира приводит к появлению сил Кориолиса, которые действуют на лопасть в плоскости вращения. Кроме того, на лопасть в той же плоскости действует сила сопротивления. Поэтому возникает необходимость в постановке вертикального шарнира, позволяющего лопасти совершать колебательные движения в плоскости вращения. Наличие вертикального шарнира может привести к появлению колебаний типа земного резонанса. Для борьбы с этими колебаниями применяют демпферы.

При помощи несущего винта вертолета создаются необходимые для управления силы и моменты. Это достигается за счет изменения углов установки лопастей на соответствующих азимутах, что приводит в свою очередь к изменению силы, создаваемой винтом, или наклону ее вектора в необходимом направлении.

Изменение углов установки на всех лопастях на одно и то же значение называется изменением, общего шага вертолетного винта. Если изменение углов производится по другому закону, то говорят о изменении циклического шага. Для этого в конструкцию втулки введен осевой шарнир, позволяющий лопасти поворачиваться относительно продольной оси на некоторый угол для изменения угла установки с помощью автомата перекоса.