Система несущий винт — фюзеляж

КОЛЕБАНИЯ ЗЕМНОЙ РЕЗОНАНС В СИСТЕМЕ НЕСУЩИЙ ВИНТ — ФЮЗЕЛЯЖ ВЕРТОЛЕТА [c.507]

Система несущий винт — фюзеляж вертолета — Колебания земной резонанс 507 Система ротор — корпус — подвеска — Граничные условия расчета 295 297 [c.542]

Система несущего винта Система привода. . . Система управления. . Фюзеляж...... [c.438]

Анализ аэроупругости начинается с определения характера проблемы, подлежаш,ей решению (летно-технические характеристики, нагрузки на лопасти и т. д.), и состава модели (одна лопасть, несущий винт или вертолет в целом). Характер проблемы зависит от стадии расчета и от вопроса, представляющего интерес. Затем выявляются основные элементы анализа детальное описание системы, модель динамики (уравнения движения) и аэродинамическая модель. Имеется много различных моделей структуры вихревой системы, вычисления индуктивных скоростей, динамики несущего винта и фюзеляжа, аэродинамики лопасти и других элементов. Важно, чтобы модели, используемые для различных элементов, достаточно правильно отображали явление. Использование подробной модели лишь в части задачи ведет либо к потере точности, либо к снижению [c.689]

Нелинейный анализ аэроупругости вертолета обычно состоит из следующей последовательности вычислений. Исходными данными являются описание несущего винта вертолета и режима полета. Выходные параметры зависят от рассматриваемой задачи (характеристики несущего винта, нагрузки на лопасть, возмущенное движение вертолета и т. д.). На каждом шаге анализа вычисляются геометрия вихревой системы, индуктивные скорости и аэродинамические силы на несущем винте и фюзеляже с использованием простой или сложной модели каждого элемента в соответствии с характером задачи. После интегрирования уравнений движения для определения реакции несущего винта и фюзеляжа дается приращение времени и вычисления повторяются. Итерационный процесс продолжается до тех пор, пока не будет получено периодическое решение для установив-щегося режима полета или определен соответствующий переходный процесс. Такой прямой подход в случае сложных моделей требует огромного количества вычислений. Поэтому большое внимание уделяется разработкам более эффективных вариантов указанной процедуры в соответствии с исследуемой проблемой и имеющимися вычислительными возможностями. [c.690]

Специфика вертолета как летательного аппарата заключается, в частности, в том, что его механическую модель можно трактовать как физический маятник (фюзеляж, подвешенный к несущему винту). Представляет определенный интерес изучение поведения такой системы при воздействии вращающегося вектора неуравновешенной центробежной силы, возникающей при отрыве части лопасти несущего (а также в общем случае и рулевого) винта и приложенной достаточно далеко от центра тяжести. [c.62]

У большинства вертолетов имеется механический привод несущих винтов, т. е. крутящий момент передается на несущий винт через валы. В таких конструкциях необходимы трансмиссия и средства для уравновешивания крутящих моментов несущих винтов. При другом способе привода несущего винта — реактивном — холодный или горячий воздух выбрасывается из сопел, размещенных на концах или на задней кромке лопастей. Известны конструкции вертолетов с прямоточными воздушно-реактивными двигателями на концах лопастей или с реактивными закрылками, куда подается сжатый воздух, генерируемый в фюзеляже. Поскольку в этом случае крутящий момент несущего винта не передается на фюзеляж вертолета (передается лишь незначительный момент трения в подшипниках вала), то трансмиссия и устройства, уравновешивающие крутящий момент, не нужны, что дает существенную экономию массы. Система реактивного привода несущего винта в принципе легче и проще, хотя аэродинамическая и термодинамическая эффективность вертолета ниже. Вертолет с реактивным приводом нуждается в дополнительном устройстве путевого управления. Возможно использование аэродинамических поверхностей типа руля направления, однако на малых скоростях полета они неэффективны. [c.301]

Рассмотрим характеристики управляемости вертолета при полете вперед. Вследствие поступательной скорости появляются новые силы, действующие на вертолет центробежные, возникающие при повороте вектора скорости вертолета относительно связанной системы координат аэродинамические, воздействующие на фюзеляж и хвостовое оперение силы на несущем винте, пропорциональные характеристике режима. В результате характеристики управляемости вертолета при полете вперед и на режиме висения существенно различны. При полете вперед вертикальное и продольно-поперечное движения связаны через силы на несущем винте и ускорения фюзеляжа. Тем не менее будем вновь предполагать возможным раздельный анализ продольного движения (продольная скорость, угол тангажа и вертикальная скорость) и бокового движения (поперечная скорость, угол крена и угловая скорость рыскания). Такой подход дает удовлетворительное описание динамики вертолета, хотя на самом деле все шесть степеней свободы взаимозависимы. [c.747]

На вертолет кроме силы тяжести действуют силы и моменты от несущего и рулевого винтов, а также от фюзеляжа и хвостового оперения. Выбранная система координат позволяет упростить выражения для сил и моментов от несущего винта. Считается, что моменты рыскания вызываются только рулевым винтом. [c.748]

Для вертолета с бесшарнирным несущим винтом при высокой скорости полета (v = 1,2, у = 5 и = 0,8) с системой обратной связи и без нее были вычислены корни и переходный процесс изменения положения фюзеляжа при ступенчатом отклонении управления. Рассматривались следующие случаи полная система квазистатическая аппроксимация несущего винта аппроксимация первого порядка, в которой опущены члены с ускорениями махового движения, а члены со скоростями оставлены. Полная система содержала периодические коэффициенты, обусловленные аэродинамикой несущего винта при полете вперед. Обнаружено, что для анализа устойчивости несущего винта необходимо принимать во внимание периодические коэффициенты, но аппроксимация с постоянными коэффициентами также дает хорошие результаты для корней и переходного процесса даже при больших i. Квазистатическая модель по результатам этой работы, видимо, адекватно представляет динамику, так как дает почти те же корни и переходный процесс, что и полная модель. [c.776]

При разработке компоновки вертолета М.В. Ломоносов воспользовался конструкцией наиболее совершенного в то время часового механизма, расположив двигатель — часовую пружину в капсуле-фюзеляже. Конструктивно проработанный, надежный и легкий механизм карманных часов при удалении из него системы балансира обеспечивал идеальную трансмиссию, передающую мощность на соосные несущие винты от бортового источника энергии — сжатой пружины. Несущие винты имели небольшой разнос — дистанцию между пара- [c.8]

Иногда применяются методы пассивной изоляции вибраций, включая такие, как нежесткое крепление несущего винта и редуктора к фюзеляжу. Однако для шарнирных и нежестких в плоскости вращения бесшарнирных винтов необходимость устранить земной резонанс диктует жесткое крепление. Можно использовать и динамическую изоляцию вибраций во вращающейся или в невращающейся системе координат путем размещения между лопастями и фюзеляжем системы из массы и пружины. Подобный изолятор настраивается таким образом, что вибрации на какой-либо одной частоте, обычно NQ., значительно ослабляются. При этом энергия нагрузок у комля лопасти на соответствующей частоте передается на изолятор и не преобразуется в движение фюзеляжа. Возможно использовать саму лопасть в качестве виброизолятора такого типа, хотя проще спроектировать для этого специальное устройство. Например, для лопасти с низкой жесткостью на кручение можно связать первый тон изгиба в плоскости взмаха с крутильными колебаниями для снижения вибрационных нагрузок у комля. Часто для снижения вибраций используют крепление несущего винта к фюзеляжу в узлах (точках, где отсутствуют перемещения) основных тонов последнего. [c.639]

Суммарные силы и моменты у комля вращающейся лопасти передаются на фюзеляж вертолета. Постоянные составляющие этих реакций втулки в невращающейся системе координат представляют силы и моменты, необходимые для балансировки вертолета. Высокочастотные составляющие вызывают вибрации вертолета. Если в модели винта учтено движение вала, то эти силы и моменты определяют характеристики устойчивости и управляемости вертолета. На рис. 9.7 показаны силы и моменты, действующие на вращающуюся лопасть, а также силы и моменты, действующие на втулку в невращающейся системе координат. Вертикальная сила Sz участвует в создании тяги, а силы в плоскости вращения Sx и —в создании продольной и поперечной сил несущего винта. Момент в плоскости взмаха Nf создает продольный и поперечный моменты несущего винта, а момент в плоскости вращения — крутящий момент на валу винта. Условимся, что положительные реакции втулки действуют на вертолет, за исключением аэродинамического крутящего момента Q, который по определению воздействует на винт (реактивный момент, передаваемый от винта на втулку, поло- [c.389]

До сих пор в анализе динамики рассматривалось только движение самого несущего винта. Движение вала винта также является важным фактором как с точки зрения проблем устойчивости и управляемости вертолета, в которых рассматриваются степени свободы фюзеляжа как жесткого тела, так и в отношении проблем я роупругости, включающих связанное движение упругого фюзеляжа и винта. На рис. 9.10 показаны линейные и угловые движения втулки. Возмущенное линейное смещение втулки относительно установившейся траектории полета обозначается перемещениями Лвт, Увт и Zbt] возмущенное угловое смещение — углами ах, ау и аг. В данном случае используется инерциальная система координат, которая остается неподвижной в пространстве при возмущенном движении втулки. [c.400]

Вибрациями называют колебательную реакцию фюзеляжа вертолета (и других элементов конструкции в невращающейся системе координат) на силы и моменты несущего винта. Имеются и другие существенные источники вибраций на вертолете (силовая установка и трансмиссия, аэродинамические силы на фюзеляже), но здесь будет рассмотрено только влияние несущего винта. В установившемся полете вперед иериоди-ческие силы в комлевой части лоиасти передаются на вертолет, вызывая вибрации. Таким образом, вибрации вертолета определяются гармоническим возбуждением в невращающейся системе координат, преимущественно с частотами Q и NQ. Вибрации обычно слабее всего на режиме висения и усиливаются по мере увеличения скорости полета до высокого уровня при максимальной скорости. Уровень вибраций высок также на переходном режиме ( 1 0,1) вследствие резкой неравномерности поля индуктивных скоростей. [c.635]

Вибрации вертолета с частотами, кратными NQ, вызваны высшими гармониками нагрузок на несущем винте. Источники этих нагрузок — след винта и эффекты срыва и сжимаемости на больших скоростях полета. На режиме висения вибрации вер-— толета невелики вследствие почти полной осевой симметрии его обтекания. Единственным возбудителем высокочастотных гармоник нагрузок является небольшая асимметрия, вносимая влиянием фюзеляжа и других винтов. На малых скоростях полета (при 0,1) обычно наблюдается резкое увеличение вибраций, обусловленное большой неравномерностью поля индуктивных скоростей. Аэродинамическое сопротивление вертолета на малых скоростях невелико, поэтому наклон ПКЛ также мал, и концевые вихри лопастей остаются вблизи диска винта. Характеристика режима полета все же достаточно велика, поэтому лопасти проходят вблизи концевых вихрей предшествующих лопастей. Такое взаимодействие вихрей и лопастей приводит к сильному росту высших гармоник аэродинамических нагрузок, которые передаются через втулку и создают вибрации. Вибрации вообще увеличиваются в случаях, когда вихревая система находится вблизи диска винта, например на режимах торможения или снижения. Для увеличения скорости полета ПКЛ наклоняется вперед, что создает пропульсивную силу при этом вихри уносятся потоком от диска винта, и вибрации, вызванные влиянием вихрей, уменьшаются. На больших скоростях полета вибрации вновь возрастают в основном в результате увеличения высших гармоник нагрузок, вызванного эффектами срыва и сжимаемости. Максимальная скорость полета вертолета часто ограничивается именно этими вибрациями. [c.638]

Известны И другие конструкции автомата перекоса, но все они выполняют одни и те же функции Рулевой винт, как упоминалось выше, используется для парир -вания крутящего момента несущего винта, под действием которо го фюзеляж вертолета стремится враща ься в направлении, обратном направлению вращения не суп1его винта Кроме того, рулевой винт служит для управления вертолетом относительно верти калькой оси. По конструкции рулевой и несущий винты подобнь Весь агрегат рулевого винта (рис I 16) состоит из втулки, лопастей, вала и системы управления общим шагом В рулевом винте нет управления циклическим шагом, так как в этом нет необходимости. Как и у несу цих винтов, число лопастей ру, ево о винта может быть различны.м от 2 до 4ч-5. Известны также конструкции вертолетов, у которых рулевой винт имеет одну лопасть, сбалансированную с другой стороны противо весом. [c.20]

На рис. 3.2 показано устройство модели 55Р, построенной Е. Рокком. Это типичная любительская конструкция, в основу которой положены необычайно простые технические решения. Фюзеляж модели изготовлен из дюралевых уголков и профилен. Двигатель резмещен в передней части фюзеляжа валом вверх. На валу находится осевой вентилятор с восемью лопатками, а сразу за ним малая шестерня первой ступени редуктора, для привода которой используется зубчатый ремень. На промежуточном валу находятся большая шестерня первой ступени редуктора, центробежная муфта сцепления и малая шестерня второй ступени редуктора. Большая шестерня второй ступени редуктора располагается на валу винта. Рулевой винт приводится во вращение с помощью ременной передачи на вспомогательных шкивах. Крутящий момент передается с первой ступени редуктора через шкив, закрепленный на конце промежуточного вала редуктора. Второй ремень передачи, соединяющий первый и второй набор шкивов, повернут на 90. В системе управления применен гироскоп, связанный с рулевым винтом и препятствующий резкому повороту модели во время увеличения оборотов несущего винта. Впереди центра масс модели в общем кожухе расположено радиооборудование модели приемник, четыре исполнительных механизма и блок питания. Бак объемом 340 см помещен также впереди центра масс, сбоку от радиооборудования. Широко расставленное [c.47]

Вертолеты двухвинтовой поперечной схемы (рис. 13) имеют два несущих винта, установленных по бокам фюзеляжа на консолях крыла или фермах. Реактивные моменты уравновешиваются противоположным направлением вращения винтов, которые мегут иметь перекрытие при количестве лопастей л 4. Достоинства схемы аэродинамическая симметрия схемы небольшие индуктивные потери на режиме горизонтального полета, что повышает экономичность и дальность полета возможность обеспечения комфорта экипажа и пассажиров. Недостатки схемы сложность конструкции системы управления и трансмиссии, необходимость синхронизации вращения винтов, дополнительная масса и лобовое сопротивление фермы, поддерживающей крыло. По двухвинтовой поперечной схеме построены вертолет Б-11 конструкции И. П. Братухина и вертолет В-12 конструкции М. Л. Миля. [c.15]

ПИЛИСЬ комлями к стальному главному валу несущего винта, а внешними концами — к металлическому опоясывающему ободу с системой расчалок. Деревянный трехгранный расчалочный фюзеляж базировался на четырехколесном шасси. Впереди размещался пропеллер, а сзади — руль поворота. В качестве пропеллера Сорокин испытывал как обычный воздушный винт, так и винт-турбину собственной конструкции, предназначенную, кроме того, выполнять функции маховика. Под несущими винтами размещались поверхности в индуктивном потоке, благодаря кото- [c.166]

Е.Е. Горин. Проект, 1915. Житель Симбирска Ефим Евграфович Горин в 1915 г. разработал проект вертолета для замены аэростатов наблюдения (рис. 111). НесуЩий винт вертолета должен был иметь концевой привод, т.е. обеспечиваемый посредством маленьких винтов, установленных по концам лопастей. Эти винты в первом варианте должны были приводиться с помощью трансмиссии от силовой установки в фюзеляже вертолета, а во втором варианте — двигателями, установленными по концам лопастей. Горин, в отличие от других своих современников, предлагавших аналогичную схему вертолета, предусмотрел необходимость путевой балансировки фюзеляжа из-за возникающего момента трения в опорах крепления вала несущего винта. Для этого он предлагал устанавливать по бокам фюзеляжа тормозные поверхности. Для создания поступательного движения предназначался пропеллер. Эксперт В.М. Найденов, рассматривавший в 1916 г. в ГВТУ проект Горина, отметил Идея принадлежит Г. Вельнеру, предложившему этот тип под названием летательной машины кольцевой системы около 15 лет тому назад... Г. Вельнер большой поклонник летательных машин типа геликоптер, много с ними проделал опытов и не добился никаких положительных результатов, нет также никаких данных, чтобы Е.Е. Горин получил что-либо лучшее. Данный тип геликоптера представляет два аэроплана, работающих все время на крутом вираже, т.е. при самых невыгодных условиях . Схема Вельнера в те годы популярностью не пользовалась. [c.184]

На основании заключения Леденцовского общества и результатов первых опытов с винтами И.А. Эйда внес в свой проект ряд изменений и отправил его в Министерство торговли и промышленности для получения привилегии (рис. 115). В своей патентной заявке изобретатель обосновал целесообразность выбранной им схемы следующим образом ...если возьмем два винта, которые расположим рядом, вращая их в разные стороны... то получим конструкцию аппарата, очень громоздкую и опасную при случайной поломке одного из винтов. Ввиду этого и для уменьшения размеров аппарата поместим оба винта концентрично, вращая их в разные стороны... Но тогда на опыте убедились, что подъемная сила такого геликоптера не будет равняться подъемной силе обоих винтов, а будет лишь немного больше, чем от одного верхнего винта (этот факт И.А. Эйда выяснил одним из первых в мире. — В.М.), так как нижний винт будет невыгодно работать, находясь в воздушном потоке, созданном верхним винтом. При моей системе оба винта расположены концентрично, приводятся в движение от одного и того же двигателя, причем винт... меньшего диаметра сидит неподвижно на валу двигателя, второй же винт большего диаметра... приводится в движение благодаря системе зубчатых колес от того же самого движителя, но с гораздо меньшей скоростью и в противоположную сторону... Главным достоинством этой системы является то, что оба винта, работая каждый в своем потоке, должны давать наибольшую подъемную силу при полном уравновешивании моментов и компактности всего устройства . В новый проект были внесены некоторые изменения вместо двух двигателей разной мощности предлагался один легкий ротативный Гном в 100—120 л.с., что упрощало компоновку и конструкцию вертолета диаметр малого винта был увеличен до 3 м, что улучшало энергетические и аэродинамические характеристики вертолета вместо противовеса и толкающего пропеллера управление и балансировку предполагалось обеспечивать наклоном оси несущих винтов, что упрощало и облегчало конструкцию. В результате получилась простая конструкция вертолета соосной схемы. Подъемная сила винтов оценивалась в 450 кг. Изобретатель в своей патентной заявке не указал, -как он собирался наклонять ось винтов. В то время это предполагалось делать либо ее механическим наклоном относительно фюзеляжа, либо наклоном всего вертолета, [c.190]

Берланд тщательно проработал конструкцию своего вертолета. В удобообтекаемой капсуле-фюзеляже должны были находиться двигатель внутреннего сгорания, заряд, автоматическое стабилизирующее устройство на основе гироскопа и система управления аппаратом. Над капсулой располагались соосные несущие винты, оси которых могли наклоняться, благодаря чему обеспечивалось управление вертолетом. По бокам капсулы размещался сложенный парашют — два раскрыва- [c.192]

Некоторые ранние проекты винтокрылых аппаратов сопровождались весовыми данными взлетным весом, весом пустого аппарата, весом частей конструкции. Однако веса выбирались конструкторами интуитивно, приблизительно и не основывались на каких-либо расчетах. Как правило, они занижались. По мере накопления опыта разработки вертолетов, в первую очередь экспериментальных исследований несущих винтов и развития авиамоторостроения, ситуация изменилась. Опыт позволил вывести статистические зависимости весов винтов и двигателей от их основных параметров диаметра и мощности. Эти зависимости были положены в основу формирования методов весового расчета. В совокупности с уравнениями для расчета подъемной силы несущих винтов они составили основу первых отечественных проектировочных расчетов винтокрылых аппаратов. Поломки в ходе испытаний первых аппаратов выявили необходимость отработки конструкции и учета веса при проектировочных расчетах не только несущих винтов и двигателей, но и фюзеляжа, трансмиссии, системы управления — всего того, что в ранних работах по проектированию (Н.Е. Жуковского, А.И. Шабского и др.) не учитывалось. В последующих работах [c.206]

Степневский [S.178, S.180] разработал импульсную теорию двухвинтовой несущей системы продольной схемы при полете вперед. В этой теории учтено влияние расстояния между винтами по вертикали (рис. 4.7). Благодаря установке заднего винта на пилоне и наклону фюзеляжа след заднего винта располагается выше следа переднего винта на расстоянии Лпр. Типичные значения относительного превышения h v/R находятся в диапазоне от 0,3 до 0,5. В результате этого превышения определяющая интерференцию скорость у заднего винта меньше 2и и, следовательно, аэродинамические характеристики несущей системы лучше. Для количественной оценки интерференции снова рассчитаем индуктивную мощность по массовому расходу через контрольный цилиндр, охватывающий несущую систему на всем размахе. При h p = О контрольные цилиндры обоих винтов совпадают, так что определяющая интерференцию скорость у заднего винта достигает максимального значения 2v - При h p > О контрольные цилиндры перекрываются лишь частично. Примем степень перекрытия в качестве меры отношения скорости интерференции к ее максимальному значению 2и. Площадь перекры- [c.150]

К массе пустого вертолета в соответствии с установившенс5 классификацией относятся масса планера, включающего в себ5 фюзеляж, крыло, оперение, капоты, шасси и управление, масс силовой установки, включающей в себя двигатели, трансмис сию, несущие и рулевые винты, топливную и маслосистемы системы пожаротушения и охлаждения, и масса несъемноп оборудования. Следует отметить, что относительная масса пус того вертолета характеризует степень весового совершенстве вертолета и связана с весовой отдачей соотношением [c.256]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...