ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Устойчивость из "Теория вертолета " Устойчивость и управляемость относятся к наиболее важным аспектам анализа и проектирования винтокрылого летательного аппарата. Так же, как и в случае самолета, управление является одной из основных проблем разработки вертолета. Получение удовлетворительных характеристик управляемости остается одной из важнейших задач при проектировании вертолета расширение области применения летательного аппарата всегда требует улучшения управляемости. Анализ устойчивости и управляемости основан на решении уравнений движения вертолета в целом. [c.699] Управляемость вертолета определяется возможностью создавать на нем силы и моменты для достижения двух целей во-первых, для обеспечения равновесия сил и моментов, а следовательно, и возможности удерживать вертолет на желаемом установившемся режиме полета во-вторых, для создания ускорений, а следовательно, и возможности изменять скорость полета и пространственное и угловое положение вертолета. Как и у самолета, управляемость вертолета обеспечивается в основном путем создания моментов по тангажу, крену и рысканию. Имеется также рычаг управления мощностью двигателя. Кроме того, на вертолете предусмотрено непосредственное управление силой тяги, обеспечивающее возможность выполнения вертикального взлета и посадки. Этот дополнительный орган управления расширяет возможности вертолета, однако в то же время и усложняет задачу пилотирования. Некоторое упрощение этой задачи обычно достигается путем установки регулятора частоты вращения несущего винта, автоматически воздействующего на рычаг управления мощностью двигателя. [c.699] Для изменения параметров движения при полете вперед желательно иметь на вертолете непосредственное управление моментами, тогда как на режиме висения и при малых скоростях полета для изменения скорости и положения вертолета предпочтительнее непосредственное управление силами. Такое управление, однако, имеется только для вертикальной скорости. [c.699] Продольная и поперечная скорости вертолета на режиме висе-ния изменяются путем создания моментов по тангажу и крену относительно центра масс вертолета, что представляет собой более трудную задачу. Летчик, воздействуя на рычаги управления, непосредственно изменяет углы тангажа или крена, в результате чего возникают продольная или поперечная сила, а затем и желаемое изменение скорости вертолета. Между силами и моментами, порождаемыми управляющими воздействиями, обычно имеется существенная взаимосвязь, так что любое управляющее воздействие для создания нужного момента требует некоторых компенсирующих воздействий по другим осям. Вертолет без системы автоматического повышения устойчивости не обладает ни статической, ни динамической устойчивостью, особенно на режиме висения. Поэтому сам летчик должен осуществлять управляющие обратные связи для стабилизации вертолета, что требует от него постоянного внимания. Использование автоматических систем для улучшения характеристик устойчивости и управляемости вертолета всегда желательно, а для ряда его применений — существенно важно, но такие системы увеличивают стоимость и усложняют конструкцию вертолета. [c.700] Несущий винт почти универсально используется для управления вертолетом. В поступательном полете находят применение и невращающиеся аэродинамические поверхности, такие, как стабилизатор и руль высоты. Были попытки применить аэродинамические поверхности, работающие в потоке от несущего винта, для управления вертолетом на режимах висения и поступательного полета, но ни одна из них не оказалась удачной. [c.700] Управление несущим винтом осуществляется изменением циклического и общего шагов. Изменение общего шага соответствует изменению среднего угла атаки лопастей и величины силы тяги. Изменение циклического шага представляет собой изменение угла установки лопасти с частотой оборотов, что приводит к наклону плоскости концов лопастей. При этом вместе с плоскостью концов лопастей наклоняется вектор тяги, создавая момент относительно центра масс вертолета, лежащего ниже втулки несущего винта. На бесшарнирном несущем винте и винте с разносом ГШ лопастей одновременно с наклоном плоскости концов лопастей создается момент на втулке. Таким образом, изменение общего и циклического шагов позволяет эффективно управлять величиной и направлением вектора тяги несущего винта. При работе несущего винта с постоянной угловой скоростью для изменения тяги необходим механизм общего шага. Следовательно, введение механизма изменения циклического шага ненамного увеличивает механическую сложность несущего винта. Для изменения шага лопастей с частотой оборотов требуется автомат перекоса той или иной конструкции (см. разд. 5.1). [c.700] У летчика имеются следующие рычаги управления ручка циклического шага, для управления продольными и боковыми моментами, рычаг общего шага для управления вертикальной силой, педали для управления моментом рыскания и рычаг управления частотой вращения несущего винта и крутящим моментом. Эти рычаги аналогичны по функциям рычагам, применяемым на самолете, с добавлением рычага общего шага, который используется для непосредственного управления высотой на висении и малых скоростях полета. В поступательном полете рычаг общего шага используется в основном для задания балансировочного значения тяги. Ручка циклического шага находится под правой рукой летчика и перемещается аналогично самолетной ручке управления в продольном и поперечном направлениях. Рычаг общего шага находится под левой рукой летчика и перемещается в основном вертикально. [c.701] Рычаг управления мощностью двигателей обычно связан с вращающейся рукояткой рычага общего шага. Педалями управляют так же, как и на самолете. Важным требованием является выдерживание заданного значения частоты вращения несущего винта. Поскольку потребная мощность несущегр винта изменяется в зависимости от величины тяги и поступательной скорости, необходимо координировать мощность двигателя с перемещением ручки циклического шага и рычага общего. шага. Регулятор частоты вращения, автоматически изменяющий мощность двигателя, желателен, поскольку он существенно облегчает работу летчика. На режиме висения с помощью ручки циклического шага производится управление в основном продольными и боковыми перемещениями, однако вертолет характеризуется значительной взаимосвязью между каналами управления. Способ, которым ручка циклического шага и рычаг общего шага соединяются с циклическим и общим шагами несущего винта, зависит ат схемы вертолета. Рычаги управления могут соединяться с органами управления несущим винтом посредством прямой механической связи (на небольших вертолетах) в цепях управления могут также использоваться электро-гидравлические приводы, обеспечивающие отработку органами управления команд, задаваемых рычагами управления. [c.701] В системах с прямой механической связью между рычагами летчика и несущим винтом шарнирные моменты лопастей передаются на рычаги управления. Усилие на рычаге общего шага определяется постоянной составляющей шарнирного момента на лопасти, а на ручке циклического шага — переменной составляющей, имеющей чистоту оборотов. Для получения хороших характеристик управляемости важно надлежащее изменение усилий на ручке управления. Общие требования к усилиям на рычагах управления включают малое трение, низкие вибрации и логически понятное изменение усилий на переходных режимах полета. Должны иметься также средства для разгрузки рычагов управления на установившихся режимах полета. Желательно иметь также умеренные усилия, направленные противоположно и пропорциональные любому отклонению ручки управления. На вертолете с чисто механической системой управления шарнирные моменты и, следовательно, усилия на рычагах управления чувствительны к динамике и геометрии лопасти. [c.702] Управляющее воздействие, необходимое для балансировки вертолета на заданном режиме полета, может быть определено путем анализа аэроупругости, как это описано в гл. 14. При проектировании системы управления для того, чтобы убедиться, что вертолет имеет нужные запасы управления, необходимо определить балансировочные положения рычагов управления для всех условий полета, особенно при различных скоростях, полетных весах и центровках. При расчете балансировки итеративно определяются положения рычага общего шага, ручек и педалей управления и углы тангажа и крена вертолета при условии, что сумма всех сил и моментов, действующих на вертолет, равна нулю. Для этого необходимо найти решение уравнений движения лопастей несущего винта по крайней мере для первой гармоники махового движения, а для определения балансировочных отклонений поперечного управления требуется олее точная модель несущего винта. Поэтому полный расчет балансировочных характеристик вертолета крайне сложен. [c.703] Поскольку одинаково точное определение балансировочных отклонений управления при упомянутом анализе невозможно, вводятся существенные улучшения простых схем решения. На-лр имер, определение угла наклона конуса лопастей вбок заметно уточняется, если учесть неравномерность распределения индуктивных скоростей. Метод анализа, описанный в гл. 5, позволяет установить основные балансировочные характеристики. [c.703] Ввиду того что пилотажные качества вертолета на висении и при полете вперед различны, эти два режима полета анализируются раздельно. Анализ режима висения более прост вследствие осевой симметрии обтекания несущего винта на вертикальных режимах. Анализ в основном выполняется применительно к вертолету одновинтовой схемы (с рулевым винтом) для двухвинтовой продольной схемы вводятся необходимые дополнения. Еще одно важное допущение заключается в предположении о постоянстве частоты вращения несущего винта что обеспечивается действиями летчика или автоматическим регулятором частоты вращения. [c.706] Вернуться к основной статье