Момент у комля лопасти

Теперь подвергнем анализу силы в плоскости вращения и крутящий момент у комля лопасти с учетом движения лопасти в плоскости вращения. Рассмотрим шарнирную лопасть, перемещение сечения которой в плоскости вращения описывается выражением х = t]j . В радиальном направлении на сечение лопасти действуют три силы аэродинамическая сила Fr, вызванная радиальным сопротивлением и составляющей силы тяги в плоскости вращения при взмахе лопасти центробежная сила [c.393]

Второй тон изгибных колебаний обычно имеет собственную частоту, в 2,6-=-2,8 раза превышающую частоту оборотов. По мере увеличения номера тона увеличиваются число узлов и кривизна формы. Высшие гармоники, таким образом, важны с точки зрения нагрузок на лопасть и их вычисления. Для шарнирной лопасти второй тон махового движения часто называют первым тоном изгибных колебаний, поскольку основной тон махового движения не связан с упругими деформациями. Для формы второго тона изгибных колебаний шарнирной лопасти можно использовать приближение г — 4г — Зг, если нет более точных данных. Оно ортогонально первому тону г = г, однако не удовлетворяет граничным условиям нулевых моментов на конце и у комля лопасти. Можно предложить также выражение х = г — (я/3) sin п/, удовлетворяющее всем условиям, кроме нулевой перерезывающей силы на конце лопасти. Эти приближенные формулы полезны при оценке инерционных и аэродинамических коэффициентов в процессе анализа динамики несущего винта и особенно при оценке собственной частоты второго тона с помощью энергетического соотношения. [c.361]

Обсудим полученный результат. Полный момент относительно оси ГШ у комля лопасти, равный ( р [c.379]

Момент в плоскости взмаха у комля лопасти, создаваемый инерционной, центробежной и аэродинамической силами, был получен в разд. 9.2.1 при выводе уравнения махового движения [c.390]

Момент у комля получается суммированием моментов в плоскости взмаха от аэродинамических, инерционных и центробежных сил в сечении лопасти (см. рис. 9.8) или просто путем расчета изгибающего момента в плоскости взмаха по формуле [c.391]

Таким образом, аэродинамическая сила Рг непосредственно участвует в создании вертикальной силы и момента у комля она также возбуждает изгибное движение лопасти, которое в свою очередь приводит к уравновешиванию части реакции втулки. Действительно, ГШ введен для того, чтобы моменты у комля уравновешивались в основном за счет движения лопасти, а не моментами сил упругости. Поскольку формы тонов ti образуют полную систему, аэродинамическую нагрузку можно представить в виде F = S Легко показать, что [c.392]

Для оценки результирующих сил на втулке несущего винта необходимо сначала определить перерезывающие силы и моменты у комля каждой лопасти (см. разд. 9.5). Будем рассматривать здесь только основные тоны махового движения и качания лопасти. Возмущения сил и скоростей для этого случая определены в разд. 11.3. Вертикальная перерезывающая сила [c.530]

Аэродинамическая перерезывающая сила в плоскости вращения у комля лопасти, как и момент в плоскости вращения, обусловлена сопротивлением Fx сечения и равна [c.533]

ГШ (как обычно и бывает), а геометрические оси ГШ и тяги лопасти не пересекаются, то угол установки лопасти будет изменяться при изменении угла установки ). При фиксированном положении тарелки автомата перекоса маховое движение можно рассматривать как колебания вокруг оси воображаемого шарнира, соединяющей конец поводка лопасти с центром реального ГШ. Поэтому углом бз будет угол между геометрическими осями воображаемого и реального шарниров. Компенсация взмаха возникает также вследствие наличия угла отставания go лопастей, обусловленного аэродинамическим крутящим моментом несущего винта. Если ГШ расположен дальше от оси вращения, чем ВШ, то отставание эквивалентно повороту осей ГШ, т. е. бз = Со- Аналогичные связи возникают и у бесшарнирных винтов. Если у шарнирного винта связь углов установки и взмаха, а также другие связи определены конструкцией втулки, комля лопасти и системы управления, то у бесшарнирного винта нужно еще учитывать жесткостные и инерционные характеристики лопасти. Часто величина угла бз зависит от угла установки лопасти, так как расположение элементов цепи управления изменяется с изменением общего шага. Поэтому в общем случае нужно рас-считывать коэффициент Кр = —дд/д при заданных величинах общего шага, угла конусности и угла отставания лопастей. [c.232]

Рассмотрим изолированное движение лопасти в плоскости вращения с учетом упругих деформаций и обычных ограничений у комля. Силы в плоскости вращения, вызванные маховым движением, учитывать пока не будем (хотя они значительны) в целях выяснения собственных частот и форм колебаний лопасти в плоскости вращения. Действующие в сечении р лопасти силы и их плечи относительно сечения г будут следующими 1) сила инерции тх р) на плече (р — г), 2) центробежная сила шЙ р на плече (г/р)х(р) — х г), 3) аэродинамическая сила F на плече (р —г). Следовательно, момент в сечении г в плоскости вращения, вызванный инерционными и аэродинамическими силами, которые действуют в сечениях, внешних по отношению к сечению г, равен [c.367]

Суммарные силы и моменты в комлевом сечении вращающейся лопасти можно определить путем интегрирования инерционных и аэродинамических сил, как при выводе уравнений движения лопасти. Рассмотрим шарнирный несущий, винт без относа ГШ, как в разд. 9.2.1. В сечении лопасти действуют по вертикали инерционная сила mi = mr 3 и аэродинамическая сила Fz. Центробежная сила всегда параллельна плоскости вращения (рис. 9.8). Вертикальная перерезывающая сила у комля, следовательно, равна [c.390]

Рис. 9.8. Силы в сечении лопасти, вызывающие появление вертикальной силы у комля и момента относительно ГШ.

Момент в плоскости взмаха у комля вращающейся лопасти равен [c.397]

Полные аэродинамические силы и моменты, действующие на втулку несущего винта, были получены в разд. 9.5.2. Сила тяги, крутящий момент, продольная и поперечная силы несущего винта определяются путем суммирования реакций у комля для всех N лопастей [c.535]

Наконец, моменты тангажа и крена на втулке порождаются моментами в плоскости взмаха у комля каждой лопасти. [c.636]

Эти уравнения численно интегрируются, начиная от конца лопасти, где заданы граничные условия М (1) = М (1) = 0 (которые автоматически удовлетворяются при данном уравнении для Мп). Значения 2 (1) и 2 (1) необходимо выбрать так, чтобы удовлетворить двум граничным условиям у комля. Эти уравнения могут быть линейными или нелинейными в зависимости от выражения для аэродинамической силы Fz- Линейная задача решается с использованием принципа суперпозиции для решения нелинейной необходим некоторый алгоритм последовательных приближений. Заметим, что уравнение для изгибающего момента, использованное здесь, эквивалентно приведенному в начале раздела, но здесь оно выражено непосредственно че- [c.644]

Mj — Момент сопротивления вращению за счет проекции силы индуктивного сопротивления На рис. 97 видно, что при вертикальном подъеме вертолета угол атаки сечения лопасти меньше, чем эффективный угол установки лопасти (эффективный шаг ср ф). Уменьшение угла атаки за счет вертикального потока, набегающего со скоростью 1/у тем больше, чем ближе сечение к комлю лопасти. Эффективный шаг лопасти может быть выражен формулой [c.98]

Уравнение свободных колебаний можно решать при граничном условии GJ d%/dr)= Кв1 для общего случая закрепления конца. Решением является ряд ортогональных тонов с учетом упругости проводки управления и упругости лопасти на кручение. Однако это разложение дает равенство GJQe — Ke e у комля лопасти, что предполагает равенство нулю заданного системой управления угла установки и обратной связи от изгиба к углу установки. Это типичный результат для нормальных тонов он означает, что сосредоточенные силы и моменты в конечных точках лопасти не могут быть учтены. Возникает также проблема учета демпфера ВШ шарнирной лопасти, поскольку нормальность тона предполагает, что момент в шарнире всегда равен нулю. По этой причине установочные и упругие крутильные колебания в представленном анализе разделены. Вообще говоря, установочные колебания достаточно хорошо описывают крутильные колебания лопасти многих несущих винтов. Связанные жесткий и упругие тоны кручения могут быть использованы при анализе несущего винта методами Рэлея — Ритца или Галеркина (см. разд. 9.9) с надлежащим представлением граничных условий. [c.388]

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]

Выражения для сил и моментов у комля в предыдущих разделах были получены в виде линейных функций степени свободы лопасти во вращающейся системе кординат. На режиме висения, для которого аэродинамические коэффициенты в этих выражениях постоянны, операторы суммирования при определении полных реакций втулки применяются только к степеням свободы лопасти. Для этого случая суммирование легко выполняется с использованием выражений для степеней свободы в невращающей-ся системе координат. Отсюда следует, что на режиме висения сила тяги и крутящий момент зависят только от общих степеней свободы лопастей (угла конусности и среднего угла качания лопастей). В результате имеем [c.535]

Прямая схема показана на фиг 78. Давлением масла лопасга переводятся на малый шаг. Через канал в неподвижном портпне масло поступает в полость цилиндра, давит на его днище и заставляет его перемещаться вперед. Цилиндр связан с лопастями так, что при движении цилиндра вперед лопасти поворачиваются на малый шаг. На большой шаг, если выход масла открыт, лопасти переводятся моментом центробежной силы специального противовеса, укрепленного у комля лопасти (фиг. 79). [c.87]

Втулка крепится на валу гайкой. Центробежная сила и из гибающие моменты от лопасти передаются на втулку от стака на в ОШ через шариковые подшипники 5, наружной обоймой которых служит стакан, а внутренней — скоба. Стакан на тор цевой стороне имеет проушины для крепления лопастей, а нг цилиндрической поверхности — две диаметрально противопо ложные площадки для крепления рычага поворота лопасти 1 и противовесов 4. Рычаг поворота лопасти преобразует посту нательное движение крестовины 14 поводка во вращательно( движение стакана осевого шарнира. Крестовина соединена ( рычагом поворота регулируемой тягой, за счет изменения дли ны которой регулируется угол установки лопастей. Тяга ново рота лопасти соединяется с крестовиной поводка с помощьк сферического подшипника 15, а с рычагом поворота лопасти — универсальным шарниром. Крестовина монтируется на ползу редуктора на щлицах и центровочных конусах. На концах пле крестовины имеются шарнирные соединения тяг поворота ло пастей. У комля лопасти установлены противовесы 4, центро [c.130]

ТОГО, при полете вперед периодически изменяются с периодом 2n/Q. Это создает серьезную проблему для конструкторов необходимо каким-то способом уменьшить изгибающие моменты в комлевых частях и снизить напряжения в лопастях до допустимого уровня. Если лопасти жесткие, как у пропеллера, то все аэродинамические нагрузки воспринимает конструкция. У гибких же лопастей под действием аэродинамических сил возникают значительные изгибные колебания, в результате которых аэродинамические силы могут изменяться так, что нагрузка лопастей существенно снизится. Таким образом, при полете вперед азимутальное изменение подъемной силы лопасти вызывает ее периодическое движение с периодом 2n/Q в плоскости, нормальной к плоскости диска (плоскости взмаха). Это движение называют маховым. С учетом инерционных и аэродинамических сил, обусловленных маховым движением, результирующие нагрузки лопасти в комлевой части и момент крена, передающийся на фюзеляж, существенно уменьшаются. Обычно для снижения нагрузок втулки несущих винтов снабжают горизонтальными шарнирами (ГШ). При маховом движении лопасть поворачивается вокруг оси ГШ как твердое тело (см. рис. 1.4). Так как на оси ГШ момент равен нулю, на фюзеляж он вообще не может передаться (если относ оси ГШ от оси вращения равен нулю), а изгибающие моменты в комлевой части лопасти должны быть малы. Несущий винт, у которого имеются горизонтальные шарниры, называют шарнирным винтом. В последнее время на вертолетах с успехом применяют несущие винты, не имеющие ГШ и называемые беешарнирными. При использовании высококачественных современных материалов комлевую часть лопасти можно сделать прочной и в то же время достаточно гибкой, чтобы обеспечить маховое движение, которое снимает большую часть нагрузок в комле лопасти. Вследствие значительных центробежных сил, действующих на лопасти, маховые движения у шарнирных и бесшарнирных винтов весьма сходны. Естественно, нагрузка комлевой части лопасти у бесшарнирных винтов выше, чем у шарнирных, а увеличение момента, передаваемого на втулку, оказывает значительное влияние на характеристики управляемости вертолета. В целом маховое движение лопастей уменьшает асимметрию в распределении подъемной силы по диску винта при полете вперед. Поэтому учет махового движения имеет принципиальное значение в исследовании аэродинамических характеристик несущего винта при полете вперед. [c.155]

Полные реакции втулки в невращающейся системе координат определяются суммированием сил у комля по всем N лопастям. На висении возмущения силы тяги и крутящего момента с учетом движения вала описываются выражениями [c.542]

Следовательно, силы на втулке в плоскости вращения также дают в невращающейся системе координат только гармоники, частоты которых кратны NQ. Они порождены гармониками с частотами pN l)Q во вращающейся системе. Крутящий момент, передаваемый через втулку, создается моментами в плоскости вращения, возникающими у комля каждой лопасти. Как и для силы тяги, получаем [c.636]

На вертолете Каман перекрещивающейся схемы АП циклически изменяет угол сервозакрылка (рис. 3.6.7), установленного иа внешней половине радиуса позади лопасти. Аэродинамические силы, появляющиеся на этом сервозакрылке, создают момент относительно оси жесткости лопасти, который закручивает лопасть. В результате изменяется циклический угол установки лопасти и наклоняется сметаемый диск FIB в нужном направлении. Недостатком такого управления является дополнительное профильное сопротивление НВ вследствие установки сервозакрылков иа каждой лопасти. Преимущество же его в том, что оно эффективно даже в том случае, когда лопасти имеют малую жесткость на кручение. Для крупных вертолетов такой тип управления может иметь перспективу, т.к. при повороте лопасти обычным рычагом у комля (относительно осевого шарнира), при недостаточной н есткости на кручение и большой ее длине, неизбежно запаздывание в управлении и возможен сдвиг действия управления по фазе. [c.140]

Обычный несущий винт вертолета состоит из двух или большего числа одинаковых, разделенных равными угловыми промежутками лопастей, прикрепленных к центральной втулке. Винт равномерно вращается под действием крутящего момента, который передается, как правило, от двигателя на вал. Подъемные силы и сопротивления лопастей — этих вращающихся крыльев — создают аэродинамический момент, силу тяги и другие силы и моменты несущего винта. Большой диаметр винта, требуемый для эффективного вертикального полета, и большое удлинение лопастей, диктуемое необходимостью иметь высокое аэродинамическое качество вращающихся крыльев, делают лопасти гораздо более гибкими, чем у винтов с большой нагрузкой на диск (например, пропеллеров). Следовательно, при полете аппарата лопасть несущего винта под действием аэродинамических сил будет совершать значительные движения. v3th движения могут вызвать большие напряжения в лопасти или большие моменты в ее корне, которые через втулку передаются вертолету. Поэтому при проектировании лопастей и втулки несущего винта следует позаботиться о том, чтобы эти нагрузки были по возможности малы. Центробежные силы препятствуют отклонению вращаЮ щейся лопасти от плоскости диска, так что ее движение будет наиболее заметным вблизи комля. Вследствие этого поиски прО [c.20]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...