Тяга и крутящий момент несущего винта

ТЯГА И КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ НЕСУЩЕГО ВИНТА [c.113]

Рис. 112. Тяга и крутящие моменты несущих винтов с жестким и шарнирным креплением лопастей в различных азимутальных положениях

На рис. 112 графически представлены изменения величин сил тяги и крутящего момента несущих винтов с различным числом лопастей 1, 2, 3, 4. Графики в левой половине рисунка изображают величины сил и моментов жесткого винта в идеальном случае (А=0) в правой половине рисунка — величины сил тяги и моментов сопротивления винта с шарнирно подвешенными лопастями в реальных условиях. [c.116]

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]

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]

Главной задачей в анализе характеристик вертолета является расчет нагрузок и мощности несущего винта. Методы такого расчета изложены в предшествующих главах. Существует два основных подхода к расчету аэродинамических характеристик несущего винта метод тяг и метод мощностей. При использовании первого метода интегрируют элементарные силы, действующие в сечениях лопастей, и получают результирующие силы и аэродинамический крутящий момент несущего винта. Для этого нужно знать индуктивные скорости и движение лопастей, по которым находят распределение углов атаки. Затем из условий равновесия сил и моментов определяют балансировочные углы. [c.265]

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]

Займемся теперь рассмотрением шума вращения несущего винта на режиме висения. В этом случае диск винта не перемещается и при осесимметричном потоке нагрузки лопастей стационарны. Аэродинамические силы в сечении лопасти представим нормальной к плоскости диска винта силой Fz r) и силой Fx r), расположенной в плоскости диска. При стационарном нагружении эти силы можно выразить через силу тяги и крутящий момент винта [c.837]

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]

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]

Расчетные напряжения в деталях конструкции определяются при проектировании вертолета и проверяются так называемыми статическими испытаниями. Они заключаются в том, что вся конструкция и отдельные элементы ее нагружаются усилиями, превышающими наиболее тяжелые случаи нагружения в фактических условиях. Расчетными случаями для отдельных элементов конструкции вертолета могут быть различные условия работы отдельных элементов вертолета. Например, для несущего винта одним из наиболее тяжелых случаев является наибольшая величина тяги или крутящего момента. Расчетным же случаем для посадочных устройств будет грубая посадка при отказе двигателя. [c.203]

В трансмиссии рулевого винта наибольшие нагрузки возникают при резкой даче педалей на режиме висения. При этом к большому крутящему моменту, соответствующему большой тяге рулевого винта, необходимой для компенсации реактивного момента несущего винта (наибольшего на режиме висения), добавляется дополнительный момент. Он определяется не только как результат увеличения углов установки лопастей, а следовательно, и углов атаки их сечений, но и как следствие быстрого изменения нагрузки, т. е. динамического нагружения. Дачи педалей могут привести к большим крутящим моментам в трансмиссии и при полете с поступательной скоростью, особенно при наличии скольжения вертолета. [c.200]

В импульсной теории несущий винт представляется схемой активного диска, т. е. диском нулевой толщины, который способен поддерживать по обе стороны от себя разность давлений и таким образом сообщать ускорение проходящему через него воздуху. Нагрузка считается стационарной, но в общем случае она может изменяться по поверхности диска. В- схеме активного диска можно учесть на винте постоянный крутящий момент, за счет которого проходящему через диск воздуху сообщается некоторый момент количества движения. Задача теории состоит в том, чтобы рассчитать обтекание активного диска и, в частности, при заданной силе тяги найти индуктивную скорость и потребную мощность. В импульсной теории эту задачу решают, используя основные гидродинамические законы сохранения в вихревой теории скорость, индуцируемую вихревым следом, находят с помощью формулы Био — Савара в потенциальной теории решают уравнения гидродинамики относительно потенциала скоростей или функции тока. Если схема течения одна и та же, то все три теории должны дать одинаковые результаты. [c.43]

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]

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]

Наиболее удобно пользоваться полярой несущего винта, построенной по коэффициенту тяги с . и коэффициенту крутящего момента (рис. 72). [c.76]

Рис. 72. Поляры [несущего винта по коэффициенту тяги и коэффициенту крутящего момента

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]

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]

Рассмотрим суммарную тягу и суммарный крутящий момент несущих винтов с двумя, тремя и четырьмя лопастями. Для упроще- [c.113]

Будем считать, что постоянные величины, раз навсегда подсчитанные для каждой лопасти, одинаковы и рассмотрим только переменные величины ((ur+Ksin ), которые для различных лопастей неодинаковы. Тяга и суммарный крутящий момент несущего винта в каждое данное мгновение времени равны суммам тяг и моментов от всех лопастей [c.114]

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]

Реактивные вертолеты (рис. 1.6). У таких вертолетов ы нический привод несущего винта заменен реактивным. Сум ный крутящий момент на втулке несущего винта близс нулю, так как момент несущего винта от сил сопротивл воздуха уравновешивается моментом, создаваемым тягой р тивных двигателей или сопел, установленных на концах л стей (но имеется момент трения). При этом отпадает нес димость в мощном рулевом винте. Реактивный привод нес го винта может осуществляться, во-первых, установко] концах лопастей реактивных двигателей различного т топливо к которым подается через втулку и лопасти вь во-вторых, установкой на концах лопастей горелок и реаь [c.16]

Аналогично определяются для заданной плоскости отсчета коэффициенты W Смоментов на втулке, а также коэффициент q аэродинамического крутящего момента. Результирующая сила несущего винта должна не зависеть от выбора плоскости отсчета. Так как сила тяги обычно намного больше продольной и поперечной сил, ее можно приближенно считать не связанной с плоскостью отсчета. Выше были получены формулы преобразования углов взмаха и установки при переходе от одной плоскости отсчета к другой. Если углы поворота новой плоскости относительно старой вокруг продольной и поперечной осей равны соответственно фд и ф , то [c.170]

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]

Ha втулке имеются инерционные реакции в плоскости вращения, вызванные смещением центра масс несущего винта в продольном и noFiepeHHOM направлениях из-за движения лопастей в плоскости вращения. Напомним, что в гл. 5 для постоянных составляющих сил на винте были получены следующие зависимости И = сТ -f Япкл и 5 = — isT + Кпкл- Для того чтобы выразить представленные выше результаты через наклон вектора тяги и плоскости концов лопастей, требуется детальное рассмотрение аэродинамических сил Fx и Fr, которое будет дано в гл. 11. Наконец, если пренебречь кориолисовой силой, то крутящий момент от одной лопасти определяется выражением [c.399]

Реактивный крутящий момент у таких вертолетов ] новешивается рулевым винтом, расположенным на хвос балке на некотором расстоянии от оси несущего винта. С> вая тягу в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси толета, рулевой винт компенсирует реактивный момент. V няя тягу рулевого винта, можно управлять вертолетом от1 тельно вертикальной оси. Большинство современных вер тов выполнено по одновинтовой схеме. Достоинством с является относительная простота конструкции и системь равления. К недостаткам следует отнести большие габарт счет хвостовой балки и потери мощности на привод рул винта (до 10% от мощности двигателя), уязвимость и ность повреждения рулевого винта при полете у земли. [c.14]

Элементы конструкции фюзеляжей. Особенностью фюзеля жей вертолетов является то, что на них замыкаются большие реактивные крутящие моменты от несущих винтов и момент относительно поперечной оси вертолета, сильно нагружающие фюзеляж. У вертолетов одновинтовой схемы этот момент передается на фюзеляж от подредукторной рамы и уравновешивается тягой рулевого винта. У двухвинтовых вертолетов продольной схемы реактивные моменты от обоих несущих винтое уравновешиваются на фюзеляже, изгибая его в горизонтальное плоскости. Фюзеляжи одновинтовых вертолетов с рулевым винтом имеют хвостовую балку, на которой крепится хвостовой редуктор с винтом. Основными элементами фюзеляжа балочной конструкции являются продольный набор — лонжероны 1 и стрингеры 2, поперечный набор — шпангоуты 3, обшивка 4 (рис. 9.2). [c.138]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...