Управление циклическим шагом несущего винта

УПРАВЛЕНИЕ ЦИКЛИЧЕСКИМ ШАГОМ НЕСУЩЕГО ВИНТА [c.152]

Способ управления несущим и рулевым винтами для получения необходимых управляющих сил и моментов зависит от схемы вертолета. В табл. 15.1 указаны способы управления вертолетами различных схем с механическим приводом винтов. Циклический шаг несущего винта управляет наклоном плоскости концов лопастей, а следовательно, и направлением вектора тяги и создает момент на втулке. Общий шаг несущего винта управляет величиной тяги. Управление высотой для вертолетов всех схем осуществляется изменением тяги несущего винта с помощью общего шага. Продольное и поперечное управления [c.701]

Рассмотрим далее динамику изолированного бокового движения вертолета при полете вперед с учетом трех степеней свободы поперечной скорости, угла крена и угловой скорости рыскания. Переменными управления являются поперечный циклический шаг несущего винта, общий шаг рулевого винта, учитывается также скорость поперечного порыва ветра. Пренебрегая инерционными и гравитационными силами порядка апв, уравнения движения можно записать в виде [c.766]

АВТОМАТ ПЕРЕКОСА (авиац.) - м. управления общим и циклическим шагом несущего винта вертолета, позволяющий путем соответствующего изменения углов установки лопастей изменять величину и направление равнодействующей аэродинамических сил несущего винта. [c.8]

Автомат перекоса обеспечивает управление общим и циклическим шагом несущего винта, передавая управляющий сигнал от цепи управления к осевому шарниру втулки несущего винта и далее к лопастям. [c.19]

Рулевой винт вертолета одновинтовой схемы представляет собой воздушный винт малого диаметра, который предназначен для уравновешивания аэродинамического крутящего момента несущего винта и путевого управления. Выполнение обеих функций достигается тем, что сила тяги рулевого винта действует на некотором плече (обычно несколько большем радиуса несущего винта) относительно вала несущего винта. Как правило, рулевой винт является слабо нагруженным винтом с машущими лопастями, так что к нему применима изложенная в этой главе теория. Однако рулевой винт имеет особенности, вследствие которых теория несколько- видоизменяется. Во-первых, у него нет управления циклическим шагом, есть только управление общим шагом для изменения величины силы тяги. Во-вторых, угол атаки рулевого винта определяется размещением винта и углом рыскания вертолета, а не условиями равновесия сил, действующих на винт. Сопротивление или пропульсивную силу рулевого винта включают в сопротивление фюзеляжа и уравновешивают посредством несущего винта. [c.252]

Вертолет продольной схемы имеет два несущих винта, разнесенных в продольном направлении. Диски несущих винтов обычно имеют перекрытие 30—50% при этом расстояние между осями винтов составляет 1,7-Ь l,5R. Для уменьшения аэродинамического влияния переднего винта на задний последний располагается на пилоне, выше переднего винта на 0,3 4- 0,5R. Продольное управление осуществляется дифференциальным изменением величин сил тяги несущих винтов с помощью дифференциального общего шага поперечное управление обеспечивается поперечным наклоном векторов сил тяги с помощью циклического шага, а управление по высоте — общим шагом несущих винтов. Путевое управление осуществляется дифференциальным поперечным наклоном векторов сил тяги несущих винтов с помощью дифференциального циклического шага. Этой схеме присуши большие размеры фюзеляжа, на котором должны [c.299]

Рис. 12.7. Амплитудная и фазовая частотные характеристики наклона ПКЛ при воздействии управления циклическим шагом для бесшарнирного несущего винта на режиме висения (vp - 1,15, V = 6).

Параметр Л определяет связь продольной и поперечной реакций махового движения. В этих формулах множители у в большинстве членов сокращаются — свидетельство того, что реакция махового движения определяется в основном равновесием аэродинамических сил. Исключение представляет третий член, выражающий равновесие кориолисовых сил, вызванных угловой скоростью вала, и аэродинамических, обусловленных маховым движением. Управление циклическим шагом создает аэродинамический момент в плоскости взмаха, входящий в формулы коэффициента Mq. Первая гармоника циклического шага с коэффициентом 0и создает на диске винта поперечный аэродинамический момент. Несущий винт реагирует с запаздыванием по фазе 90° (этот угол меньше, если Л >0), т. е. продольным наклоном плоскости концов лопастей. Изменения угла атаки вследствие махового движения во вращающейся системе координат, определяемого продольным наклоном пло- [c.572]

У летчика имеются следующие рычаги управления ручка циклического шага, для управления продольными и боковыми моментами, рычаг общего шага для управления вертикальной силой, педали для управления моментом рыскания и рычаг управления частотой вращения несущего винта и крутящим моментом. Эти рычаги аналогичны по функциям рычагам, применяемым на самолете, с добавлением рычага общего шага, который используется для непосредственного управления высотой на висении и малых скоростях полета. В поступательном полете рычаг общего шага используется в основном для задания балансировочного значения тяги. Ручка циклического шага находится под правой рукой летчика и перемещается аналогично самолетной ручке управления в продольном и поперечном направлениях. Рычаг общего шага находится под левой рукой летчика и перемещается в основном вертикально. [c.701]

Рис. 15.6. Обратная связь с запаздыванием по углу тангажа к управлению циклическим шагом для вертолета с шарнирным несущим винтом на режиме висения.

Посадка по-самолетному (без увеличения общего шага). В этом случае используется кинетическая энергия движения вертолета. Совершается такая посадка на относительно большой скорости, когда Vy уменьшается из-за увеличения тяги несущего винта. Летчик отклоняет ручку управления циклическим шагом на себя. Вследствие увеличения угла атаки несущего винта увеличивается его тяга, траектория движения становится все более пологой, а в момент касания земли — почти горизонтальной. Так как при такой посадке возможны поломка хвостового винта и большой пробег после приземления, этот способ в настояш ее время не применяется. [c.209]

Планируя со скоростью 70—80 км/час, па высоте 30—35 м ручку управления циклическим шагом отклоняют на себя (примерно на V4), увеличивая угол тангажа вертолета. Горизонтальная и вертикальная скорости при этом уменьшаются. С высоты 25—30 м общий шаг несущего винта продолжают увеличивать так, чтобы к моменту приземления он был максимальным. Во время увеличения общего шага вертолет удерживают в таком положении, чтобы в момент приземления не коснуться земли хвостовым винтом. [c.214]

Автомат-перекос может располагаться над несущим винтом, рычаг управления циклическим шагом проходит внутри втулки винта (рис. 3.14) или под ним (см. рис. 3.17 и 3.18). [c.126]

В схеме со вспомогательными управляющими лопатками для стабилизации используется момент, возникающий вследствие периодического изменения углов установки управляющих лопаток при наклоне плоскости вращения несущего винта. Кроме стабилизации, вспомогательные лопатки служат для управления циклическим шагом лопастей при наклоне автомата перекоса в результате действий пилота. [c.19]

Нулевые и первые гармоники (коэффициенты Фурье с индексами О, 1с и is) при расчете аэродинамических характеристик и характеристик управления несущего винта наиболее важны. Угол конусности винта равен Ро, углы Pi и Ри равны углам наклона плоскости концов лопастей вперед и вбок соответственно. Угол 00 представляет собой общий шаг лопастей, а углы 01с и 01 определяют циклический шаг винта. [c.38]

Существует плоскость отсчета, относительно которой циклический шаг равен нулю. Эта плоскость называется плоскостью постоянных углов установки, так как отсчитываемый от нее угол 0 будет постоянным. Чтобы найти ее положение, рассмотрим произвольную плоскость отсчета, относительно которой коэффициенты Фурье 01с и 01S не равны нулю. Плоскость постоянных углов установки получим в результате поворота первоначальной плоскости вокруг поперечной оси у назад на угол 0и и поворота вокруг продольной оси X влево на угол 0j . Эти повороты соответствуют повороту лопасти на азимуте il вокруг оси ОШ на угол 01с os il)01S sin ij) относительно плоскости отсчета, т. е. из первоначального угла установки вычитается как раз циклический шаг Следовательно, первую гармонику с коэффициентом 01s угла установки можно трактовать как следствие продольного наклона плоскости постоянных углов установки, а первую гармонику с коэффициентом 0i — как следствие поперечного наклона этой плоскости. В результате действия управления плоскость концов лопастей (а с ней, и вектор силы тяги) наклоняется параллельно плоскости постоянных углов установки. Поэтому введение угла 0is обеспечивает продольное управление вертолетом, а введение угла 0i — поперечное управление. Плоскость постоянных углов установки часто используют в теории несущего винта, так как отсутствие циклического изменения 0 несколько упрощает выкладки. Заметим, что плоскость постоянных углов установки и плоскость управления, вообще говоря, не совпадают первая определяется полным углом установки лопасти, а вторая — системой управления, т. е. той составляющей угла установки, которая задается управлением. [c.165]

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]

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]

Наиболее распространена схема одновинтового вертолета с рулевым винтом — небольшим вспомогательным винтом, используемым для уравновешивания реактивного крутящего момента несущего винта и для путевого управления. Рулевой винт устанавливается вертикально на хвостовой балке его тяга направлена влево, если несущий винт вращается по часовой стрелке. Плечо силы тяги рулевого винта относительно оси вала несущего винта обычно несколько больше радиуса последнего. Управление по тангажу и крену в этой схеме обеспечивается наклоном вектора силы тяги несущего винта посредством изменения циклического шага управление по высоте — изменением величины тяги несущего винта посредством изменения его общего шага путевое управление — изменением величины тяги рулевого винта посредством изменения его общего шага. Эта схема проста и требует одного механизма управления несущим винтом и одной трансмиссии для его привода. Рулевой винт обеспечивает хорошую путевую управляемость, но требует затраты мощности для уравновешивания аэродинамического крутящего момента, что увеличивает суммарную потребную мощность вертолета на несколько процентов. Недостатком одновинтовой схемы является обычно небольшой диапазон допустимых центровок он увеличивается при использовании бесшарнирного винта. Кроме того, рулевой винт, если он расположен не очень высоко на хвостовой балке, представляет некоторую опасность для наземного персонала в этом случае не исключена также возможность удара рулевого винта о землю при эксплуатации вертолета. Рулевой винт работает как вертикальное и горизонтальное оперение в потоке, возмущенном несущим винтом и фюзеляжем, что снижает его аэродинамическую эффективность и увеличивает нагрузки и вибрации. Одновинтовая схема (с рулевым винтом) наиболее подходит для вертолетов малых и средних размеров ). [c.298]

Вертолет поперечной схемы имеет два несущих винта, разнесенных в поперечном направлении. Винты обычно устанавливаются без перекрытия (расстояние между осями винтов не менее 2R) на концах крыльев или поперечных балок. Управление осуществляется так же, как и в случае продольной схемы при этом каналы тангажа и крена меняются местами. Управление по крену осуществляется дифференциальным общим шагом, а по тангажу — продольным циклическим шагом. Крыло, на котором крепятся несущие винты, является бесполезной массой, создающей только вредное сопротивление, пока вертолет не летит с достаточно большой скоростью, когда это крыло может создавать подъемную силу ). [c.300]

Такой вид управляющего воздействия на циклический шаг лопастей называется полигармоническим управлением. В настоящее время исследуются возможности его применения в так называемых системах активного управления несущим винтом для подавления вибраций вертолета,—Ярил(. перев. [c.571]

Реакция несущего винта с учетом аэроупругости может быть определена для заданного положения управления. Однако режим задается такими параметрами, как скорость и полетная масса, а не положением управления. Следовательно, дополнительно к анализу должен быть выполнен расчет балансировочных параметров, включающий итерационные вычисления положения управления для достижения равновесия сил и моментов на несущем винте или на вертолете. Если рассматривается только несущий винт, то три параметра управления, а именно общий шаг и коэффициенты циклического шага (продольный и поперечный) определяют значения балансировочных параметров, например тяги несущего винта и наклона плоскости концов лопастей (или тяги, пропульсивной и поперечной сил). Если рассматривается вертолет в целом, то для уравновешивания шести сил и моментов на вертолете необходимо задать шесть параметров управления общий шаг, продольный и поперечный циклические шаги, положение педалей управления и углы тангажа и крена фюзеляжа. Расчет балансировочных параметров заключается в сравнении текущих значений сил и моментов на вертолете с заданными и таком изменении управляющих параметров, чтобы заданные значения получились при следующем цикле. Эти шаги повторяются до тех пор, пока не будут получены значения сил и моментов в пределах допустимых отклонений от заданных значений. Для определения требуемых приращений параметров управления необходимо знать производные сил на вертолете по параметрам управления. Эти производные могут быть либо получены простым анализом, либо вычислены перед итерацией путем задания приращения параметров управления на определенную величину с последующим определением приращения сил. Последний способ особенно подходит для расчетов предельных режимов полета. Нахождение одного балансировочного параметра, например значения общего шага при [c.691]

Управление несущим винтом осуществляется изменением циклического и общего шагов. Изменение общего шага соответствует изменению среднего угла атаки лопастей и величины силы тяги. Изменение циклического шага представляет собой изменение угла установки лопасти с частотой оборотов, что приводит к наклону плоскости концов лопастей. При этом вместе с плоскостью концов лопастей наклоняется вектор тяги, создавая момент относительно центра масс вертолета, лежащего ниже втулки несущего винта. На бесшарнирном несущем винте и винте с разносом ГШ лопастей одновременно с наклоном плоскости концов лопастей создается момент на втулке. Таким образом, изменение общего и циклического шагов позволяет эффективно управлять величиной и направлением вектора тяги несущего винта. При работе несущего винта с постоянной угловой скоростью для изменения тяги необходим механизм общего шага. Следовательно, введение механизма изменения циклического шага ненамного увеличивает механическую сложность несущего винта. Для изменения шага лопастей с частотой оборотов требуется автомат перекоса той или иной конструкции (см. разд. 5.1). [c.700]

Ппостейшие конствукиии моделей вертолетов имеют только циклическое уоравление. Более сложные конструкции имеют, кроме того, управление общим шагом несущего винта, т. е. одновременным изменением углов установки лопастей на ту или иную величину. Это управление позволяет менять величин силы тяги винта с целью подъема или снижения модели. Применение управления общим шагом позволяет использовать режим авто- [c.41]

Кроме того, была представлена и модель вертолета. Особенностью проекта Кузьмина было наличие в нем прообраза автомата перекоса, который предназначался как для управления общим шагом несущих винтов для регулирования подъемной силы, так и для изменения их циклического шага. Изменять циклический шаг предполага- [c.67]

Здесь нулевая гармоника 0о — это средний угол установки лопасти, а первые гармоники ряда характеризуют циклическое изменение угла установки с частотой 1. Изменение угла установки лопасти происходит по двум причинам. Во-первых, при работе винта возникают упругие деформации лопасти и элементов цепи управления (динамические степени свободы). Это движение описывают уравнения, которые выводятся из условия равенства нулю суммы моментов, действующих на лопасть относительно ее оси. Во-вторых, угол установки изменяется вследствие действия системы управления. Именно изменением угла установки лопастей летчик управляет вертолетом. Моменты относительно оси лопасти малы, а изменения подъемной силы, вызванные действием управления, значительны, так как происходит непосредственное изменение угла атаки. Поэтому управление углом установки лопастей — весьма эффективный способ управления силами, создаваемыми несущим винтом. Обычно управление охватывает только нулевую и первую гармонику, т. е. задает угол установки 0 = 0о-f 0i os -f 0и sirni без учета деформаций. Среднее значение 0о называют общим шагом винта, а сумму первых гармоник с коэффициентами 0i и 0и — циклическим шагом. Изменение общего шага позволяет управлять в основном средними силами на лопастях, а значит, величиной силы тяги винта, изменение же циклического шага дает возможность управлять ориентацией плоскости концов лопастей (т. е. первыми гармониками махового движения), а значит, наклоном вектора силы тяги. Угол 0i определяет поперечный наклон вектора силы тяги, угол 01S — продольный. [c.163]

Глауэрт [G.85] впервые разработал теорию несущего винта с машущими лопастями при полете вперед, чтобы проверить полезность изобретения, сделанного Сиерва применительно к автожирам. Глауэрт рассматривал винт с машущими лопастями без крутки и сужения, а также без управления циклическим шагом (т. е. не вводил ППУ). По теории элемента лопасти он нашел угол конусности и коэффициенты первой гармоники махового движения, а по импульсной теории — индуктивную скорость. Наиболее серьезное ограничение, сделанное в этой теории, состояло в том, что в формулах сохранялись только члены порядка [ . Были использованы предположения о малости углов и о постоянстве градиента подъемной силы ( i = aa), а коэффициент сопротивления был принят равным его среднему значению. На базе импульсной теории Глауэрт вывел формулу для индуктивной скорости при полете вперед [c.254]

Большинство несущих винтов имеет ОШ, позволяющий лопасти изменять угол установки при воздействии управления общим и циклическим шагами. В этой наиболее распространенной конструкции подшипник ОШ работает в очень тяжелых условиях. Он должен передавать центробежную силу и силу тяги лопасти, совершающей периодическое установочное движение при воздействии управления циклическим шагом. Поэтому вместо подшипников иногда используются эластомерные соединения, что упрощает конструкцию. Применяется упомянутый выше способ изменения угла установки лопасти путем крутильной деформации комлевой части или использования лент, работающих на растяжение и кручение, для соединения лопасти с втулкой. Фирма Каман разработала несущий винт, в котором на лопасти, нежесткой на кручение в комлевой части, устанавливается сервозакрылок. Отклонение закрылка вызывает кручение лопасти, которое может Сыть использовано для изменения циклического и общего шагов винта без поворота комлевых частей лопастей. [c.297]

Пусть управление циклическим шагом осуществляется с помощью автомата перекоса, т. е. 0i = 0i os 1Р+0и sin if. При таком управлении только выражения Я (со) и Я ](со) не равны нулю это значит, что реакция угла поворота лопастей имеет частоты со Й. Это значит, далее, что реакция на низкочастотный входной сигнал имеет частоты 0 и низкочастотное маховое движение можно записать в виде pi = Pi eosi 3 -f-+ pisSini 3. Таким образом, низкочастотная реакция двухлопастного несущего винта может быть описана установившимся движением плоскости концов лопастей. Подставляя в выражение Pi решения, найденные для pi и ри, получаем формулы, почти идентичные формулам низкочастотной реакции махового движения, полученным в разд. 12.1.3 для винтов с тремя и более лопастями. [c.581]

Рычаг управления мощностью двигателей обычно связан с вращающейся рукояткой рычага общего шага. Педалями управляют так же, как и на самолете. Важным требованием является выдерживание заданного значения частоты вращения несущего винта. Поскольку потребная мощность несущегр винта изменяется в зависимости от величины тяги и поступательной скорости, необходимо координировать мощность двигателя с перемещением ручки циклического шага и рычага общего. шага. Регулятор частоты вращения, автоматически изменяющий мощность двигателя, желателен, поскольку он существенно облегчает работу летчика. На режиме висения с помощью ручки циклического шага производится управление в основном продольными и боковыми перемещениями, однако вертолет характеризуется значительной взаимосвязью между каналами управления. Способ, которым ручка циклического шага и рычаг общего шага соединяются с циклическим и общим шагами несущего винта, зависит ат схемы вертолета. Рычаги управления могут соединяться с органами управления несущим винтом посредством прямой механической связи (на небольших вертолетах) в цепях управления могут также использоваться электро-гидравлические приводы, обеспечивающие отработку органами управления команд, задаваемых рычагами управления. [c.701]

Рис. 15.4. Обратная связь по продольной скорости к управлению циклическим шагом для вертолета с шарнирным несущим винтом иа режиме висеиия.

Для стабилизации поперечного движения требуется обратная связь угла и угловой скорости крена с поперечным управлением циклическим шагом. Хотя динамика несущего винта на режиме висения осесимметрична, имеются два фактора, за-трудняюш,ие управление поперечным движением по сравнению с продольным. Во-первых, малый момент инерции обусловливает меньший период и меньшее демпфирование колебательного движения. Во-вторых, восприятие угла крена и осуществление управляющих воздействий в случае поперечного движения для летчика более затруднительная задача, чем аналогичная для продольного движения. Поэтому в поперечном движении особенно легко возникает раскачка вертолета летчиком. [c.736]

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]

Автомат перекоса типа пг ук (рис. 10.11) имеет шарово шарнир 4, расположенны внутри ползуна 9, находящей ся в редукторе несущего ви та. Внутри ползуна имеете рычаг 5, отклоняющийся отн( сительно шарового шарнира любом направлении. На вер нем конце этого рычага на пo шипниках вращается стакан с прикрепленными к нему изо нутыми рычагами 1. Конц изогнутых стержней соед няются с рычагами поворо лопастей, которые крепятся к лопасти шарнирно, благодаря ч( му имеют некоторую свободу в плоскости вращения несущег винта. При движении в стороны конца рычага относительно ш рового шарнира отклоняется плоскость вращения изогнуты стержней, что вызывает соответствующее циклическое измен( ние шага несущего винта, и осуществляется продольно-попере ное управление вертолета. Перемещение ползуна вверх — вни изменяет общий шаг несущего винта. Автомат перекоса тип паук применяется весьма ограниченно только на тех вертт летах, у которых втулка несущего винта непосредственно пр1 мыкает к редуктору винта. [c.180]

Вертолет соосной схемы имеет два противоположно вращающихся несущих винта, которые установлены на соосных валах. Винты разнесены в вертикальном направлении, чтобы обеспечить возможность поперечного махового движения лопастей. Управление по тангажу и крену в такой схеме осуществляется посредством циклического шага, а управление по высоте — с помощью общего шага, как и в одновинтовой схеме. Для путевого управления используется дифференциальный крутящий момент несущих винтов. В соосной схеме усложняются управление несущими винтами и трансмиссия, зато не требуется валов, соединяющих несущие винты, как в других двухвинтовых схемах. Путевое управление с помощью дифференциального крутящего момента является несколько вялым. Эта схема вертолета компактна, несущие винты имеют небольшой диаметр, а рулевой винт отсутствует. Близок к вертолету соосной схемы синхроп-тер, т. е. двухвинтовой вертолет с перекрещивающимися винтами конструктивно он несколько проще, поскольку валы винтов не соосны, а разнесены на небольшое расстояние в поперечном направлении. [c.300]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...