ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Динамическая устойчивость вертолета на висении из "Элементарная теория вертолета " Рассмотрим возникновение колебательных движений одновинтового вертолета на режиме висения, когда горизонтальная скорость V — 0. Будем считать, что центр тяжести вертолета лежит на конструктивной оси несущего винта. Вектор полной аэродинамической силы R все время направлен перпендикулярно плоскости вращения концов лопастей, а величина его принимается неизменной в течение всего цикла колебаний. [c.198] На рис. 185 показано 10 положений вертолета, совершающего свободное колебание (здесь ось х направлена по горизонту). [c.198] Положение О — исходное положение вертолета до возмущения. [c.198] Положение 1 — соответствует тому, когда вертолет получил возмущение и начал двигаться вперед со скоростью Vi. С точки зрения существа дела безразлично, начал ли вертолет перемещаться со скоростью Vi или воздух начал перемещаться относительно вертолета со скоростью Vi, поэтому нижеприведенные рассуждения одинаково справедливы для обоих случаев. [c.198] Косая обдувка винта вследствие возникновения скорости Vi вызывает маховые движения лопастей относительно горизонтальных шарниров. Это, как известно, приводит к завалу конуса вращения назад на угол Oi, а следовательно, и к наклону вектора R назад на угол а . Этому моменту на рис. 185 соответствует положение 2. [c.198] Как видно из рисунка, здесь появилась горизонтальная составляющая тяги, замедляющая дальнейшее движение вертолета, а вместе с тем возник момент от силы R на плече 1, стремящийся наклонить вертолет назад. [c.198] В положении 3 показано, что этот момент повернул вертолет назад на угол 9, но вместе с вертолетом наклонился назад и конус вращения, ось которого теперь составляет с вертикалью угол 9 + UI. Однако чем далее перемещается вертолет, тем больше становится горизонтальная составляющая силы R, тормозящая его движение, и тем более уменьшается скорость V. Вследствие этого уменьшается и угол ai. Наконец, замедляющая сила заставит вертолет остановиться. [c.198] В положении 6 скорость возвратного движения достигает максимального значения, так же как и угол а. В этом положении, которое ранее соответствовало положению равновесия, вертолет уже наклонен вперед на угол 6 вследствие момента от силы У относительно центра тяжести, обусловленного новым значением а . [c.200] Положение 7 противоположно положению 4, однако здесь уже наклон вертолета вперед больше, нежели наклон вертолета назад в положении 4, а следовательно, больше и величина горизонтальной составляющей силы Я, возбуждающей теперь уже движение вертолета снова в переднее положение. [c.200] Далее все будет повторяться с возрастанием величин 6 и й[. [c.200] Таким образом, наклон плоскости вращения и вектора силы R на угол П1, вследствие чего возникает периодическое изменение углов наклона фюзеляжа и наклона плоскости вращения относительно горизонта, и является причиной возрастающих колебаний вертолета. Поэтому вертолет одновинтовой схемы с шарнирным креплением лопастей является динамически неустойчивым. [c.200] Ранее было показано, что вследствие инерции вращательного и махового движений лопастей в действительности происходит некоторое отставание наклона конуса вращения от наклона вала. Этот угол отставания создает демпфирующий момент, противодействующий наклону всего вертолета и, следовательно, уменьшающий колебательные движения и улучшающий динамическую устойчивость вертолета. [c.200] Здесь уместно отметить, что наклон оси конуса вращения относительно конструктивной оси винта (завал конуса вращения 1 с увеличением скорости), повышающий статическую устойчивость несущего винта по скорости, является причиной ухудшения динамической устойчивости вертолета. [c.200] Иными словами, статическая устойчивость является главным фактором, ухудшающим динамическую устойчивость. [c.200] До сих пор речь шла о продольной динамической устойчивости вертолета. Надо сказать, что все вышеизложенное можно отнести и к поперечной динамической устойчивости. Однако поперечная устойчивость вертолета имеет свои отличительные особенности. Прежде всего надо указать на то, что момент инерции фюзеляжа относительно продольной оси значительно меньше, нежели его момент инерции относительно поперечной оси. Это является причиной повышенной чувствительности вертолета к управлению в поперечном направлении, а также причиной быстрого возбуждения поперечных колебаний и ухудшения динамической устойчивости. В поперечном направлении вертолет наименее устойчив на режиме висения и в полетах с малой поступательной скоростью. [c.200] При увеличении поступательной скорости полета увеличивается демпфирование колебательных движений вертолета главным образом за счет демпфирования несущего и рулевого винтов, а следовательно, улучшается поперечная динамическая устойчивость. [c.200] Выше рассматривалась физическая картина явлений, характеризующих динамическую устойчивость одновинтового вертолета. [c.201] Динамическая устойчивость вертолетов других схем имеет ряд принципиальных особенностей, которые значительно отличают ее от устойчивости одновинтового вертолета и усложняют теоретический и экспериментальный анализ явлений, обусловливающих динамическую устойчивость. [c.201] У вертолета с продольным расположением несущих винтов следует ожидать лучшей устойчивости в продольном направлении, чем у одновинтового вертолета, так же как у вертолета с поперечным расположением винтов — лучшей устойчивости в поперечном направлении. У этих вертолетов за счет больших плеч тяг винтов при колебательных движениях будут возникать большие дополнительные демпфирующие моменты относительно центра тяжести, которые подобны демпфирующим моментам, возникающим при вращательном движении обычного самолета. [c.201] Надо сказать, что проблема устойчивости вертолета является одной из наиболее сложных задач улучшения летных свойств вертолетов и еще далеко не исчерпаны все возможности по повышению устойчивости и управляемости этого вида летательных аппаратов. [c.201] Вернуться к основной статье