Плоскость взмаха

Лопасти несущего винта подвергаются действию растягивающих усилий от центробежных сил и изгибным напряжениям как в плоскости вращения винта, так и в плоскости взмаха. [c.109]

Мр — аэродинамический момент в плоскости взмаха (момент взмаха) [c.10]

Np — момент в корневой части лопасти, действующий в плоскости взмаха [c.11]

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]

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]

Основными движениями лопасти являются повороты в горизонтальном, вертикальном и осевом шарнирах (рис. 5.4). Движение в плоскости взмаха, или маховое движение, — это поворот лопасти как твердого тела вокруг оси ГШ на угол р (поло-< [c.160]

Для расчета нагрузок лопасти была использована теория несущей линии. Рассматривались маховое движение только абсолютно жесткой лопасти и управление только общим и циклическим шагами. Качание и установочное движение лопасти (помимо определяемого управлением), а также ее изгиб в плоскости взмаха в расчет не принимались. Был рассмотрен шарнирный винт без относа ГШ, пружин в шарнирах и без связи между углами взмаха и установки. Зона обратного обтекания не учитывалась, все углы (кроме азимута) считались малыми. При определении аэродинамических характеристик сечений градиент подъемной силы по углу атаки был принят постоянным, а коэффициент сопротивления — равным его среднему значению. Влияние срыва, сжимаемости воздуха и радиального течения не учитывалось. Распределение индуктивных скоростей по диску было принято равномерным. Рассматривались только лопасти с постоянной хордой и линейной круткой. Неоперенная часть лопасти, концевые потери, высшие гармоники махового движения и вес лопасти не учитывались. [c.201]

Теория несущей линии представляет собой основу аэродинамики несущего винта, но она не пригодна для концевой части лопасти и тех частей, где к лопасти близко подходит вихрь, а нагрузки этих участков лопасти имеют важное значение. Качание и установочное движение лопасти (помимо определяемого управлением), а также ее изгиб в плоскости взмаха важны с точки зрения вибраций, нагрузок и аэроупругой устойчивости лопасти, но при расчете аэродинамических характеристик винта и характеристик управления ими обычно можно пренебречь. Аналогично высшие гармоники махового движения важны с точки зрения вибраций и нагрузок лопасти, но при указанных расчетах ими также можно пренебречь. Зону обратного обтекания можно не учитывать в интервале О ц 0,5, соответствующем [c.201]

Здесь функция rii — форма изгибных колебаний лопасти в плоскости взмаха по /-му тону, которому соответствует собственная Частота v (в случае шарнирного винта без относа ГШ щ = г vl yi = 1). В разд. 9.2.2 будет выведено дифференциальное уравнение форм изгибных колебаний лопасти [c.206]

Рг С плечом л Таким образом, силы, действующие в плоскости взмаха на одну лопасть, создают момент [c.225]

Момент в плоскости взмаха, создаваемый т-й ло- [c.228]

Сравнению с силами, действующими в плоскости взмаха. Поэтому движение, определяемое равновесием моментов относительно оси ВШ, нужно исследовать более тщательно. В данном разделе дано лишь введение в динамику качания более подробно она рассмотрена в гл. 9 и 12. [c.241]

Качание описывается тем же уравнением, что и колебания системы масса — пружина, возбуждаемые аэродинамическими силами в плоскости диска (профильным и индуктивным сопротивлениями) и кориолисовой силой, которая обусловлена маховым движением лопасти. Аэродинамические силы демпфируют качание, но значительно менее эффективно, чем движение в плоскости взмаха. Однако шарнирные винты имеют механические [c.242]

Тип несущего винта вертолета определяется в основном конструкцией комлевой части лопасти и ее крепления к втулке. Конструкция комлевой части лопасти решающим образом влияет на движение лопасти в плоскостях взмаха и вращения и, следовательно, на характеристики управляемости вертолета, его вибрации, нагрузки и аэроупругую устойчивость. Различие типов несущих винтов определяется наличием или отсутствием ГШ и ВШ, а значит, и тем, совершает ли лопасть поворот как жесткое тело или имеют место изгибные деформации ее комлевой части. [c.295]

Рассмотрим случай п=1, важный для движения лопасти в плоскостях взмаха и вращения. Для махового движения собственная частота Im(sR) обычно несколько нил<е частоты оборотов для шарнирных и несколько выше ее для бесшарнирных винтов. Тогда в высокочастотном s = Sr + i) двил<ении р,с опережает р это означает, что нормаль к плоскости концов лопастей описывает конус, вращаясь в том л<е направлении, что и винт, с частотой, вдвое превышающей частоту его оборотов. [c.338]

ДВИЖЕНИЕ ЛОПАСТИ В ПЛОСКОСТИ ВЗМАХА [c.353]

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

Двукратное его дифференцирование по радиусу дает следующее дифференциальное уравнение в частных производных для изгиба лопасти в плоскости взмаха [c.356]

Изгибающий момент на лопасти в плоскости взмаха был получен в разд. 9.2,2 в виде [c.363]

Как было отмечено в разд. 5.19, ВШ должен быть отнесен или иметь пружину для того, чтобы собственная частота не была нулевой. При равномерном распределении массы и отсутствии пружины собственная частота равна = 3/2 [е/(1 — е)]. В более общем случае частота определяется выражением 2= 5 / , где / —момент инерции, а 5 — статический момент лопасти относительно оси ВШ. Полагая одинаковыми формы тонов и жесткости пружин для движений в плоскостях взмаха и вращения и учитывая выражения для собственных частот здесь и в разд. 9.2.1, имеем v =l + v- . Для лопасти с совмещенными ГШ и ВШ формы тонов действительно идентичны, и этот результат точен. Фактически это соотношение отражает существенно различную роль центробежных сил в маховом движении и качании лопасти. Центробежная сила в маховом движении действует как пружина, обеспечивая собственную частоту, близкую к частоте оборотов. При качании же лопасти жесткость аналогичной пружины зависит от относа ВШ. [c.366]

Граничные условия для шарнирной и бесшарнирной лопастей здесь те же, что и для случая изгиба в плоскости взмаха (разд. 9.2.2). [c.368]

Ниже мы выведем уравнения движения лопасти при совместном изгибе в плоскостях вращения и взмаха. Это — обобщение уравнений совместных движений жесткой лопасти. Предположим, что отсутствует жесткостная взаимосвязь, т. е. перемещение 2 происходит только в плоскости взмаха, а перемещение X — только в плоскости вращения. Взаимосвязь движений обусловлена лишь кориолисовыми силами, т, е. в уравнения разд. 9.2.2 и 9.3.2 нужно добавить только соответствующие члены. [c.369]

Отклонение в плоскости взмаха можно разложить в ряд по собственным формам у гк- [c.370]

Подставив разложение х в уравнение движения в плоскости взмаха, а разложение i в уравнение движения в плоскости вращения, получим совместные уравнения изгибных колебаний в двух плоскостях [c.372]

Рис. 9.3. Схема шарнирной лопасти, жесткой на кручение и в плоскости взмаха.

EI, /22 — жесткость лопасти на изгиб в плоскости взмаха EIxx — жесткость лопасти на изгиб в плоскости хорд / = DI(pV I2) площадь эквивалентного сопротивления фюзеляжа и втулки вертолета [c.8]

Л. Пг — форма изгибиых колебаний по к-му тону в плоскости взмаха [c.13]

Vfe, Vgfe — собственная частота изгибных колебаний по -му тону в плоскости взмаха [c.14]

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]

У бесшарнирного винта, не имеющего ГШ и ВШ, лопасти консольно прикрепляются к втулке. Преимущество такого винта заключается в простоте конструкции его втулки и в лучших характеристиках управляемости. Основной тон изгибных колебаний лопасти бесшарнирного винта относительно плоскости диска весьма сходен с маховым движением абсолютно жесткой лопасти шарнирного винта, так как восстанавливающее действие центробежных сил преобладает над действиев упругости конструкции. Собственная частота основного тона изгибных колебаний в плоскости взмаха ненамного превышает 1, хотя она все же значительно больше собственной частоты махового движения лопасти шарнирного винта с относом ГШ. У бесшарнирного винта V обычно составляет 1,10 1,15. [c.226]

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]

Ряд Фурье представляет собой линейное преобразование непрерывной функции (ф), описывающей некоторое периодическое движение в течение одного периода, в бесконечную последовательность постоянных величин Ро, ри, Pii,. ... Коэффициенты Фурье определяют движение в невращающейся системе координат (так же в разд. 5.1 были рассмотрены движения лопасти в плоскостях взмаха и вращения). Удобство описания установившегося состояния несущего винта рядом Фурье основано на том, что только несколько низших гармоник ряда имеют значительную амплитуду, так что периодическое движение практически полностью описывается небольшим числом гармоник. [c.323]

Параметры движения и уравнения движения в неврашаю-щейся системе координат получаются путем применения фурье-преобразования координат (разд. 8.4). Уравнения движения лопасти в плоскости взмаха выведены для каждой лопасти Л -лопастного несущего винта во вращающейся системе координат. При фурье-преобразовании координат вводится N степеней свободы (ро, р1с, pis, Р , рл//2) для описания движения [c.361]

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]

Отметим, что предположение об одинаковом виде форм колебаний в плоскостях взмаха и вращения приводит к выражению рщ = 1 + Vgm (см. разд. 9.2.2). Однако жесткость ка изгиб в плоскости вращения EIxx намного (в 20—40 раз) превышает жесткость на изгиб в плоскости взмаха Е1гг- Кроме того, формы тонов изгиба в плоскостях взмаха и вращения, вообще говоря, неодинаковы. Поэтому соотношение = I + фактически применимо только к основным тонам шарнирной лопасти с совмещенными ГШ и ВШ. Аналогия задач об изгибе в плоскостях взмаха и вращения несколько облегчает численное определение собственных частот и форм колебаний. [c.369]

При изгибе в плоскости взмаха кориолисова сила 2Qxm направлена радиально внутрь и создает в сечении г момент на плече 2(р) — z r). Изгибающий момент в сечении г становится равным [c.369]

При рассмотрении изгиба в плоскости вращения нужно учесть две составляющие кориолисовой силы. Одну из них, равную 2Qxm, дают скорость х и угловая скорость вращения винта Й она направлена радиально вовнутрь. Эта составляющая создает изгибающий момент в плоскости взмаха. Она же создает момент в плоскости вращения на плече л (р) — х(г) в сечении г. Отклонения в плоскостях вращения и взмаха дают вторую составляющую, вызываемую нелинейным укорочением лопасти, равным [c.370]

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]

Угол взмаха р соответствует повороту жесткой лопасти в ГШ. При этом отклонение 2 сечения лопасти в плоскости взмаха равно ф. Обозначим через 0 угол поворота жесткой на кручение лопасти в ОШ, полагая его положительным при подъеме носка лопасти вверх. Конструктивную крутку лопасти здесь рассматривать не будем, поскольку она влияет только на параметры установившегося движения. Угол установки лопасти, задаваемый системой управления, обозначим через бупр (соответствующий ему фактический угол равен 6). Разность 6 — 0упр обусловлена упругостью системы управления, которая вызывает [c.373]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...