Несущий винт шарнирный

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]

Рис. 1.4. Схема шарнирного узла несущего винта и комля лопасти (показана только одна из лопастей винта).

Движение шарнирно-подвешенной лопасти состоит в основ-нo 4 из поворотов ее как твердого тела в каждом из шарниров, причем этим поворотам препятствуют центробежные силы, которые создают восстанавливающие моменты, действующие на вращающуюся лопасть. Движение в горизонтальном шарнире (ГШ), ось которого лежит в плоскости диска винта (и перпендикулярна радиальному направлению вдоль лопасти), приводит к отклонению лопасти от плоскости диска. Такое движение называется маховым. Движение в вертикальном шарнире (ВШ) вызывает отклонение лопасти в плоскости диска и называется качанием. У бесшарнирного винта качание и маховое движение определяются основными тонами изгибных колебаний лопасти соответственно в плоскости диска и в перпендикулярной ей плоскости (плоскости взмаха). Так как центробежные силы значительно уменьшают изгибы, эти тоны сходны с колебаниями лопасти как твердого тела в шарнирах. Исключением является корневая часть лопасти, где изгиб наибольший. Кроме махового движения и качания лопасти имеется еще возможность изменения ее угла установки, которая используется для управления несущим винтом. Изменение угла установки позволяет управлять углом атаки лопасти, а следовательно, и аэродинамическими силами несущего винта. Такое изменение угла установки, называемое установочным движением, обычно осуществляют ее поворотом в осевом шарнире (ОШ), У шарнирного винта подшипник ОШ расположен, как правило, дальше от оси вращения, чем ГШ и ВШ у бесшарнирного винта подшипник ОШ может быть расположен дальше от оси вращения или ближе к ней, чем та часть корня лопасти, где изгибы в плоскости диска и в плоскости взмаха максимальны. Существуют также конструкции несущего винта, в которых ОШ, ГШ и ВШ отсутствуют. У таких винтов изменение угла установки происходит за счет скручивания лопасти у ее корня. [c.22]

Рис. 5.3. Схема расположения ГШ, ВШ и ОШ на втулке шарнирного несущего винта.

Чтобы обеспечить движение лопасти в плоскости взмаха, необходимое для уменьшения напряжений в комле лопасти и моментов на втулке, нужен горизонтальный шарнир (ГШ). Маховое движение порождает также аэродинамические и инерционные, в частности кориолисовы, силы в плоскости диска. Поэтому несущие винты часто снабжают вертикальными шарнирами (ВШ), которые обеспечивают возможность качания лопасти и уменьшают нагрузки комлевой части лопасти в плоскости диска. Однако вследствие применения ВШ усложняется конструкция втулки и появляется возможность механической неустойчивости, называемой земным резонансом . Для устранения этой неустойчивости требуется механическое демпфирование качания. ( Земной резонанс возникает из-за взаимосвязи между колебаниями лопастей в вертикальных шарнирах и колебаниями втулки винта в плоскости диска. Последнее движение обычно обусловлено упругостью шасси, когда вертолет стоит на земле, см. разд. 12.4) Вместо применения ВШ можно усилить конструкцию комлевой части лопасти с тем, чтобы она выдерживала нагрузки в плоскости диска. В комлевой части лопасти должен также быть осевой шарнир (ОШ), который позволяет изменять угол установки лопасти и тем самым управлять несущим винтом. Таким образом, лопасть полностью шарнирного [c.159]

Полезно рассмотреть несущий винт без относов осей ГШ и подшипников ОШ. Хотя такая конструкция практически неприемлема, она удобна для описания основных свойств шарнирного винта. ГШ и ОШ без относа эквивалентны креплению лопасти к втулке на кардане, который допускает произвольную ориентацию вала несущего винта ири сохранении лопастью неизменного положения в пространстве. В этом случае ориентация вала не оказывает влияния на аэродинамические и динамические характеристики лопасти значение имеет только взаимное расположение ППУ и ПКЛ. Поэтому при анализе в качестве плоскости отсчета можно использовать ППУ или ПКЛ, не принимая во внимание ориентацию вала винта, пока не потребуется рассчитать углы наклона тарелки автомата перекоса. В последнем случае эквивалентность махового и установочного движений позволяет [c.167]

В этом разделе будут выведены формулы для сил, действующих на лопасть при полете вперед. Рассмотрим несущий винт со всеми шарнирами, но без относа ГШ. Лопасти абсолютно жесткие, они машут и изменяют свои общий и циклический шаги под действием управления, т. е. изгибные и крутильные деформации лопастей пренебрежимо малы. Такая схема достаточна для определения аэродинамических характеристик и характеристик управления шарнирного несущего винта. Чтобы найти аэродинамические силы в сечении, используем теорию элемента лопасти. Влиянием зоны обратного обтекания пока пренебрежем. Плоскость отсчета выбираем произвольно. [c.171]

Выведем теперь выражения для аэродинамических сил, действующих на несущий винт. Используем при этом произвольную плоскость отсчета, хотя некоторые величины будут исследованы в системе координат, связанной с плоскостью постоянных углов установки или плоскостью концов лопастей. Сила тяги Т нормальна к плоскости диска (плоскости отсчета), продольная сила Н действует в плоскости диска и направлена назад, поперечная сила У лежит в плоскости диска и направлена в сторону наступающей лопасти (рис. 5.10). Продольная и поперечная силы в плоскости концов лопастей обычно малы, так что величины отношений Н/Т и Y/T имеют тот же порядок, что и углы наклона ПКЛ. Кроме того, несущий винт создает аэродинамический крутящий момент Q, который считается положительным, когда винт потребляет мощность. В случае шарнирного винта без относа ГШ моменты тангажа и крена не могут передаться на втулку винта. Силы, действующие на винт, определяются ин- [c.174]

В качестве примера рассмотрим шарнирный несущий винт с коэффициентом заполнения а — 0,1, массовой характеристикой 7 = 8, градиентом линейной крутки 0кр = —8° и градиентом подъемной силы сечений а = 5,7. Пусть винт работает при нагрузке на лопасть Ст/а = 0,12, а сопротивление вертолета определяется относительной площадью эквивалентного сопротивления f/A = 0,015. Указанные величины параметров весьма характерны, за исключением величины нагрузки на лопасть. Последняя значительно больше тех величин, при которых обычно работают лопасти несущих винтов при полете вперед. Такая нагрузка на лопасть взята с целью продемонстрировать распределение углов атаки сечений по диску вблизи срыва. Наблюдаемые закономерности аналогичны тем, которые присущи винту с типичной нагрузкой на лопасть (например, Сг/сг = 0,08). Рассмотрены также примеры, в которых Ст/а = 0,04, f/A = О или 0кр = О (каждый раз изменялся только один параметр). По формулам, выведенным в предыдущих разделах, рассчитаны нагрузки несущего винта и маховое движение лопастей. Все результаты получены при равномерном распределении скоростей протекания (неравномерные распределения рассмотрены в разд. 13.2). [c.194]

СИЛ уже не действуют точно в резонанс с собственными колебаниями лопасти вокруг оси ГШ. Поэтому амплитуда вынужденных колебаний получается меньше резонансной, а запаздывание — меньше 90° по азимуту, т. е. пружина уменьшает запаздывание. Относ ГШ или консольная заделка лопасти также увеличивает собственную частоту махового движения. Рассмотрение шарнирного винта с пружинами в ГШ позволяет изучить влияние собственной частоты махового движения в чистом виде , так как наличие пружин никаких других изменений не вводит. Ниже будет рассмотрена схема произвольного несущего винта с частотой v махового движения, причем лопасть аппроксимируется абсолютно жестким телом. [c.218]

Вертолетом управляют, создавая моменты относительно его центра масс с помощью Несущего винта. У шарнирного винта моменты с лопастей на втулку не передаются, так что моменты для управления вертолетом можно создать только наклоном вектора силы тяги. При наличии пружин в шарнирах наклон ПКЛ также создает момент на втулке. Действительно, момент на втулке, обусловленный взмахом одной лопасти, во вращающейся системе координат описывается выражением [c.220]

Рассмотрим теперь несущий винт, у которого оси ГШ отнесены от оси вращения на расстояние eR (рис. 5.29). Относ ГШ упрощает конструкцию винта (по сравнению с винтом без относа) и улучшает характеристики управления вертолетом, делая собственную частоту махового движения больше 1Q. Обычно у шарнирных винтов е = [c.221]

Подведем итог сказанному о карданном винте и винте с качающейся втулкой. С точки зрения гармоник махового движения, которые создают результирующий момент на втулке (включая те, которые вызывают наклон ПКЛ), винт работает как шарнирный несущий виНт без относа ГШ (т1 = г, v= 1). Если же рассматривать те гармоники (включая нулевую), которым соответствуют моменты, замыкающиеся на втулке, то винт работает как бесшарнирный несущий винт с очень жесткими на изгиб лопа- [c.230]

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]

Кроме махового движения лопасть несущего винта совершает еще движение в плоскости диска, называемое качанием. Шарнирный винт имеет вертикальные шарниры, так что качание— это колебание лопасти как твердого тела вокруг вертикальной оси, близкой к оси винта. Качание обычно сложнее исследовать, чем маховое движение. Последнее создает в плоскости диска инерционные силы, которые связывают качание с маховым движением. Кроме того, у слабо нагруженных винтов силы, действующие на лопасть в плоскости диска, малы по [c.241]

Лопасти шарнирного несущего винта соединяются с втулкой с помощью ГШ и ВШ. Ось ГШ несколько отнесена от оси вращения винта вследствие конструктивных ограничений, а также для улучшения характеристик управляемости вертолета. ВШ должен быть отнесен от оси винта для того, чтобы вал мог передавать на винт крутящий момент. Назначение ГШ и ВШ состоит в снижении нагрузок на лопасть (поскольку изгибающий момент в шарнире равен нулю). При наличии ВШ необходимо иметь механический демпфер качания во избежание вызываемой земным резонансом неустойчивости взаимосвязанных качаний лопастей и движения втулки в плоскости вращения. Шарнирный несущий винт представляет собой классическое конструктивное решение проблемы нагрузок на комлевую часть лопасти и моментов на втулке. Его концепция проста, а анализ движения жесткой лопасти не представляет затруднений. Однако шарнирный винт механически сложен, так как у каждой лопасти имеются три шарнира (ГШ, ВШ и ОШ) и демпфер ВШ. Подшипники ГШ и ВШ передают одновременно силу тяги и центробежную силу лопасти на втулку и поэтому работают в очень напряженных условиях. Вблизи втулки располагаются автомат перекоса и вращающиеся и неподвижные элементы проводки управления. Таким образом, втулка требует большого объема работ по техническому обслуживанию и вносит существенный вклад во вредное сопротивление вертолета. В последнее время начали применяться эластомерные шарниры. При замене ими механических подшипников проблема технического обслуживав ния сильно упрощается. [c.295]

Несущий винт на кардане (карданный винт) обычно имеет три или более лопастей, соединенных с втулкой при помощи одного ОШ (ГШ и ВШ отсутствуют), втулка же соединяется с валом посредством универсального (карданного) шарнира. По существу, винт на кардане является многолопастным аналогом винта-качалки и как таковой имеет преимущество, заключающееся в простоте конструкции втулки сравнительно с шарнирными несущими винтами. У винта-качалки и винта на кардане ось ГШ совмещена с осью вала, вследствие чего собственная частота махового движения лопастей-совпадает с частотой оборотов винта. В этом случае улучшение характеристик управляемости, связанное с относом ГШ, не может быть реализовано. Невозможен, например, полет с перегрузкой, меньшей единицы или нулевой, поскольку эффективность управления и демпфирование несущего винта прямо пропорциональны его силе тяги. Для повышения собственной частоты махового движения (до значений, достижимых на шарнирных винтах) применяется пружинная загрузка во втулке, однако в случае винта-качалки она приводит к появлению больших переменных нагрузок на втулке с частотой 2Q. Движение лопастей в плоскости вращения у винта-качалки и винта на кардане обычно соответствует движению жесткого тела с собственной частотой выше частоты оборотов винта. [c.296]

Вертолету с шарнирным несущим винтом для обеспечения управляемости при низкой тяге винта необходимы управляющие поверхности (самолетные рули). Для устранения влияния [c.306]

Маха, должны иметь хорошие характеристики срыва и высокий максимальный коэффициент подъемной силы. Наконец, при полете вперед профили наступающей лопасти, работающие при малых углах атаки, должны иметь высокое критическое число Маха. Критерием выбора профиля для режима висения является большая величина силы тяги несущего винта, тогда как для полета вперед при больших скоростях не должны возникать большие вибрации и нагрузки. Часто для лопастей несущего винта выбирается симметричный профиль умеренной толщины, для упрощения конструкции неизменный по всему радиусу лопасти. Симметричный профиль не создает шарнирного [c.315]

В работе [D.5] проанализированы общие-требования к профилю лопасти и определены пути улучшения характеристик профиля. Опыт показывает, что хотя обтекание лопасти трехмерно и нестационарно, можно добиться существенного улучшения характеристик несущего винта и снижения нагрузок при рассмотрении только двумерных статических характеристик профиля. Установлено, что в общем случае требованиям по срыву и сжимаемости (высокий максимальный коэффициент подъемной силы при средних числах Маха и высокое Мкр при малых углах атаки) можно удовлетворить только путем компромисса. Лучше использовать разные профили в середине лопасти (где доминируют эффекты срыва) и на конце (где доминируют эффекты сжимаемости). Были сопоставлены аэродинамические характеристики ряда профилей для лопастей несущих винтов, как стандартных, так и недавно разработанных. Последние обнаруживают определенные преимущества, в частности, в отношении максимального коэффициента подъемной силы при М = 0,6 и сопротивления при докритических числах Маха. Желаемые дальнейшие улучшения касаются увеличения Мкр, увеличения максимального коэффициента подъемной силы при низких М и уменьшения шарнирных моментов. [c.317]

Теперь рассмотрим изгиб в плоскости взмаха лопасти несущего винта с произвольным закреплением комля. Такая модель будет описывать собственные колебания изгиба как шарнирной, [c.355]

Основным тоном махового движения называют решение характеристического уравнения, имеющее наинизшую частоту. Для шарнирного несущего винта без относа ГШ и без пружин, как легко показать, выражение т) = г удовлетворяет характеристическому уравнению при собственной частоте, равной v=l [c.359]

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]

Польза разложения движения лопасти по собственным формам определяется тем, насколько малым количеством гармоник можно ограничиться при решении большинства задач динамики винта. Частотный состав сил, действующих на лопасть, хорошо определяет число тонов, подлежащих учету. Во многих случаях основной тон достаточно хорошо представляет движение как шарнирной, так и бесшарнирной лопасти. Задачи определения переменных нагрузок на несущем винте или вибраций вертолета требуют учета 3—5 тонов изгибных колебаний лопасти. [c.361]

Рассмотрим основной тон махового движения лопасти шарнирного или бесшарнирного несущего винта. Уравнение движения т-й лопасти т =, N) во вращающейся системе координат имеет вид [c.362]

Проведем анализ динамики несущего винта с учетом изменения угла установки лопасти. Рассмотрим шарнирный несущий винт без относа ГШ (рис. 9.3). Основная частота махового движения может быть получена при учете восстанавливающего [c.373]

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]

Для шарнирных несущих винтов основными тонами являются движения жесткой лопасти в шарнирах. Эти тоны не связаны между собой. Энергетическое соотношение дает хорошую оценку собственных частот с использованием формы ti = = (г — е)/( — е). Для второго и следующих тонов собственная жесткость играет все более важную роль, а крутка лопасти связывает изгиб в плоскости взмаха с изгибом в плоскости вращения. Вообще говоря, крутка не должна сильно влиять на собственные частоты, если только она не связывает два тона, имеющие близкие частоты. Если точная форма первого упругого тона неизвестна, то хорошим приближением может служить ti = = 4г2 — Зг. [c.420]

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]

Рассмотрим шарнирный несущий винт, ГШ которого не имеют относа, но содержат пружины, создающие восстанавливающий момент на лопасти (рис. 5.28). Такая пружина может быть использована для повышения эффективности управления несущим винтом, так как при наличии пружины маховое движение не только наклоняет вектор силы тяги, но и непосредственно создает момент на втулке. Поскольку у бесшар-нирного винта лопасти имеют упругие элементы в комлевых частях, анализ работы винта с пружинами в ГШ дает представление и о работе бесшарнирного винта. Предположим, что движение лопасти по-прежнему сводится к ее колебаниям как твердого тела вокруг оси ГШ, так что отклонение сечения от плоскости отсчета определяется координатой z = ф. Если пружина очень жесткая, то по ограниченности движения комлевой части шарнирно-подвешенная лопасть близка к консольно-заделанной, что вызывает значительный изгиб лопасти по форме основного тона изгибных колебаний. Однако жесткость пружин. [c.216]

Способность несущего винта создавать моменты намного увеличивается при V > 1. У шарнирного винта, как правило, половина момента обусловлена относом шарниров, а вторая половина — наклоном силы тяги. У бесшарнирного винта момент, непосредственно возникающий на втулке, может в 2-f-4 раза превосходить момент, создаваемый путем наклона силы тяги. Кроме Toroj момент на втулке не зависит от коэффициента перегрузки вертолета. [c.221]

Гессоу и Крим [G.62] вывели уравнения махового движения на переходном режиме и предложили метод численного решения этих уравнений. Авторы рассматривали шарнирный винт с относом ГШ, а также винт с качающейся втулкой. Аэродинамические характеристики сечений были заданы в общем виде l = i a, М) и d = d(a, М), а углы взмаха, притекания и установки не считались малыми. Уравнение махового движения выведено из условия равновесия моментов аэродинамических, инерционных, центробежных сил и веса. Численное решение было получено методом Рунге—Кутта с использованием ЦВМ. Работа [G.62] проводилась с целью исследования динамической устойчивости махового движения (при возмущении движения на переходном режиме) и аэродинамических характеристик несущего винта (при возмущении установившегося периодического решения). Численное решение позволяет исследовать аэродинамические характеристики сечений в общем виде с учетом влияния срыва, сжимаемости и зоны обратного обтекания (если имеются соответствующие характеристики сечений). [c.260]

Гессоу [G.57] выполнил дальнейшее преобразование уравнений для численного определения аэродинамических характеристик несущих винтов применительно к использованию ЦВМ. Он заново вывел выражения для силы тяги, профильного сопротивления, мощности, момента тангажа и крена, касательной силы в комлевой части лопасти и коэффициентов махового движения. Был рассмотрен шарнирный винт с относом ГШ, у ло- [c.260]

Бейли [В.4] разработал метод расчета характеристик, в котором сила тяги винта, аэродинамический крутящий момент и профильная мощность представлены в виде функций 0о и ЯппУ Коэффициенты в выражениях этих функций зависят от крутки лопастей, массовой характеристики лопасти, коэффициента концевых потерь, коэффициентов So, Si и S2, определяющих профильное сопротивление сечения, и от характеристики режима работы винта. Бейли рассматривал шарнирный винт без относа шарниров, имеющий линейно-закрученные лопасти постоянной хорды. В расчетной схеме была учтена зона обратного обтекания (с точностью до а аэродинамические коэффициенты сечений представлены в виде l — аа и = бо + Sia + S2a . Распределение индуктивных скоростей предполагалось равномерным, влияние срыва, сжимаемости воздуха и радиального течения не учитывалось. Метод был разработан для автожиров, что отразилось в предложенной последовательности расчета и в форме представления результатов. Исходными данными служили параметры несущего винта, скорость полета, а также либо вредное сопро- [c.288]

Винт типа качалки (с качающейся втулкой) — это несущий винт с двумя лопастями, образующими жесткое тeJЮ, соединенное с втулкой посредством одного общего ГШ. Лопасти обычно имеют конструктивный угол конусности для разгрузки от постоянных составляющих сил общий ГШ иногда располагается выше лопастей для снижения нагрузок от кориолисовых сил. Лопасти имеют ОШ. При отсутствии ВШ лопасти должны воспринимать нагрузки в плоскости вращения. Конструкция лопастей воспринимает также те нагрузки в плоскости взмаха, которые не устраняются наличием конструктивного угла конусности. Для восприятия этих нагрузок винт-качалка должен иметь более высокие прочность и массу, чем в случае шарнирного несущего винта. Этот недостаток компенсируется простотой конструкции. Единственный ГШ не воспринимает уравновешивающих друг друга центробежных сил лопастей. Такая конструкция является наиболее простой и легкой для небольшого вертолета. Однако она не подходит для больших вертолетов, поскольку для получения необходимой величины коэффициента заполнения лопасти должны иметь очень большую хорду. [c.296]

Мерой влияния срыва на несущем винте служит отношение коэффициента силы тяги к коэффициенту заполнения Ст/о, которое определяет средний по диску винта коэффициент подъемной силы лопасти. На режиме висения могут быть получены достаточно высокие значения Ст/о до наступления срыва и увеличения профильных потерь мощности. Однако при полете вперед на стороне отступающей лопасти углы атаки увеличиваются для обеспечения той же нагрузки, что и на стороне наступающей лопасти (см. разд. 5.6), так что срыв начинается при существенно меньших Ст/о. Профильная мощность увеличивается, если в срыве находится значительная часть диска винта. Важно отметить, что нарастание вибраций и нагрузок на винт происходит резко в результате больших переменных составляющих шарнирных моментов лопасти, периодически попадающей в срыв. Срыв на несущем винте вертолета подробно рассмотрен в гл. 16. Предельная величина Ст/о, определяемая при полете вперед срывом, уменьшается при увеличении скорости полета или про-пульсивной силы винта, поскольку оба эти фактора увеличивают неравномерность распределения углов атаки по диску. С другой стороны, для заданного Ст/о влияние срыва проявляется при некотором критическом значении i, которое увеличивается при снижении нагрузки на лопасть. Поскольку наименьшее допустимое значение Ст/о ограничено возможностями увеличения площади лопасти (по соображениям ухудшения массовых и летных характеристик), предельная величина [х, обусловленная срывом, является важным конструктивным параметром вертолета. [c.305]

В гл. 5 дано введение в динамику качания лопасти шарнирного несущего винта. Здесь будут получены более детальные совместные уравнения движения лопасти в плоскостях взмаха и вращения. Рассмотрим шарнирный несущии винт с ГШ и ВШ. Будем учитывать относ шарниров и наличие пружин относы ГШ и ВШ могут быть неодинаковыми. Угол взмаха жесткой лопасти относительно ГШ по-прежнему обозначим Р с формой тона т]з = (г — е)/ 1 —е). Угол качания обозначим тогда отклонение лопасти в плоскости вращения будет равно л = где Tij = (г — е)/(1—е)—форма тона. Угол р положителен при взмахе вверх, а угол 5—при отставании лопасти. Уравнения движения получим из условий равновесия моментов, действующих относительно шарниров. [c.364]

Втулка шарнирного винта имеет механический демпфер в ВШ, поэтому в уравнение качания должен быть добавлен член t, где l = i/ljiQ., а С — производная момента демпфера по угловой скорости поворота лопасти в ВШ. Для бесшарнир-ного несущего винта соответствующий член равен где [c.367]

Эта система уравнений не является, однако хорошей моделью изгиба лопасти в двух плоскс > ях. Лишь для лопасти, не имеющей крутки и работающей при нулевом угле установки, не будет существенной жесткостной взаимосвязи между изгибом в плоскости вращения и изгибом в плоскости взмаха. При изменении угла установки оси жесткости поворачиваются, тогда как центробежные силы не меняют своего направления относительно осей, связанных с валом винта. Таким образом, если угол установки лопасти не равен нулю, то направление действия центробежной силы не совпадает с осью жесткости и свободные колебания лопасти уже нельзя рассматривать как происходящие независимо в плоскостях взмаха и вращения, как предполагалось выше. Более совершенная модель может быть получена при использовании одного разложения в ряд, описывающего связанные тоны изгибных колебаний в плоскостях взмаха и вращения. В таком анализе следует учесть н крутильные колебания лопасти, поскольку связь между изгибом и углом установки оказывает наибольшее влияние на динамику, Жесткост-ная взаимосвязь наиболее существенна у комля лопасти, так что эти соображения наиболее существенны применительно к бесшарнирному винту. Для шарнирного несущего винта уравнения движения, приведенные здесь, могут быть удовлетворительными, поскольку часто есть необходимость в более простом [c.372]

При внешнем расположении ГШ и ВШ появляется взаимосвязь момента относительно оси ОШ с моментами в плоскостях взмаха и вращения, имеющая особенное значение для бесшар-нирных несущих винтов. Для оценки основных частот движения лопасти рассмотрим момент относительно ОШ, вызываемый движениями в ГЦ1 и ВШ шарнирной жесткой лопасти с пружинами в этих шарнирах. В сечении лопасти действуют следующие силы 1) сила в плоскости взмаха Fz — mr на плече относительно ОШ вследствие качания лопасти 2) сила в плоскости вращения Fx — mri, —2Qmr - -на плече rp относительно ОШ вследствие взмаха лопасти. Тогда момент относительно оси ОШ, уменьшающий угол установки, можно записать в виде [c.378]

Вычислив эти величины, зависящие от силы тяги и крутящего момента несущего винта, а также от заданных значений рконстр И констр, можно оценить указанные зависимости (см. гл. 5). Для шарнирного несущего винта без пружин в шарнирах и с совмещенными ГШ и ВШ v = I + v , момент относительно оси ОШ равен нулю и упомянутая связь пропадает. [c.379]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...