Статическая устойчивость вертолета

В одной из своих работ по вертолетам академик Б. Н. Юрьев говорит Для вертолета почти невозможно отделить статическую устойчивость от динамической о статической устойчивости вертолета можно говорить лишь условно, проводя известную аналогию со статической устойчивостью самолета . [c.164]

СТАТИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ВЕРТОЛЕТА [c.185]

Такое разделение устойчивости, вообще говоря, является условным, так как практически в большинстве случаев изменяются одновременно и скорость полета, и угол атаки, однако в целях упрощения анализа оно вполне допустимо. Для того чтобы выявить разницу между статической устойчивостью самолета и статической устойчивостью вертолета, проведем сравнение их. [c.186]

Переходя к рассмотрению статической устойчивости вертолета, напомним, что аэродинамические силы и моменты, действующие на [c.187]

Статическая устойчивость несущего винта является основой статической устойчивости вертолета, поэтому, так же как и для не- [c.190]

ПРОДОЛЬНАЯ СТАТИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ВЕРТОЛЕТА ПО СКОРОСТИ И ПО УГЛУ АТАКИ [c.191]

Статическая устойчивость по углу атаки определяется реакцией вертолета на изменение угла атаки — угла между направлением скорости полета и плоскостью несущего винта. Если при изменении угла атаки, вызванном какой-либо причиной, появляется момент, направленный на уменьшение угла атаки, то имеется статическая ус- [c.208]

Статическая устойчивость по скорости характеризуется стремлением вертолета без вмешательства летчика к сохранению скорости исходного режима полета. Если по какой-то причине увеличилась скорость полета, то это приводит к изменению маховых движений лопастей Возникающие при этом силы способствуют уменьшению скорости. Вертолет статически устойчив по скорости в большей части диапазона скоростей. Небольшая неустойчивость по скорости Может наблюдаться при полете с малой скоростью. [c.209]

В работе [М.121] были исследованы характеристики управляемости на режиме висения и сделан вывод о том, что вертолет имеет низкое демпфирование по тангажу и крену, высокую чувствительность управления и нейтральную статическую устойчивость по углу атаки (разд. 15.3.4.5). Было найдено, что при шарнирном несущем винте для парирования неустойчивых колебаний лучше иметь низкую эффективность управления. В работе [М. 122] установлено, что неустойчивая колебательная составляющая движения вертолета имеет достаточно длинный период, позволяющий летчику ее парировать, в то же время этот период слишком короток для того, чтобы изменять реакцию вертолета на управляющее воздействие. Низкое демпфирование обусловливает заброс после управляющего воздействия. Там же обнаружено существенное поперечное движение вертолета при отклонении продольного управления. [c.734]

Способ определения аэродинамических сил, действующих на фюзеляж и хвостовое оперение вертолета, можно найти в любом руководстве по устойчивости и управляемости самолета. Вклад фюзеляжа в производные устойчивости равен нулю на режиме висения и возрастает с увеличением скорости. Сопротивление фюзеляжа увеличивает демпфирование Хи и Zw, а продольный балансировочный момент дает составляющую (часто дестабилизирующую) производной Ми- Фюзеляж вертолета создает также дестабилизирующие моменты по углам атаки и скольжения Mw и Nv Остальные составляющие производных устойчивости определяются стабилизатором и килем (если вертолет не имеет крыла). Стабилизатор создает момент, соответствующий статической устойчивости по углу атаки, что компенсирует дестабилизирующее влияние несущего винта. Кроме того, стабилизатор обусловливает продольное демпфирование Mq (механизм его появления такой же, как и для М ), складывающееся с демпфированием от несущего винта, а также составляющие производных вертикальной силы Zw и Zq, порожденные подъемной силой стабилизатора. Наконец, стабилизатор увеличивает устойчивость по скорости Ми и создает производные [c.750]

Вертолет с довольно большим стабилизатором может быть в целом статически устойчив по углу атаки. В этом случае при полете вперед действительные корни движений по тангажу и вертикали переходят в колебательные с коротким периодом и высоким демпфированием, а длиннопериодические корни обычно перемещаются в левую полуплоскость с небольшим увеличением периода и демпфирования. Таким образом, динамика вертолета со стабилизатором при полете вперед характеризуется короткопериодическим колебательным движением, обусловленным демпфированием по вертикали и тангажу, и длиннопериодическим колебательным движением, устойчивость которого обусловлена статической устойчивостью по углу атаки. Стабилизатор, достаточно большой для того, чтобы обеспечить высокий уровень статической устойчивости, не всегда приемлем на практике, особенно при бесшарнирном несущем винте. Его эффективность снижается на малых скоростях вследствие влияния винта и фюзеляжа. Тем не менее он настолько улучшает характеристики управляемости, что большинство одновинтовых вертолетов снабжается стабилизатором. [c.755]

Статическая устойчивость. Статическая устойчивость может быть определена как тенденция системы возвращаться в положение равновесия после воздействия возмущений, что предполагает наличие сил или моментов, препятствующих статическому отклонению от положения равновесия. Граница статической устойчивости соответствует нахождению одного полюса системы в начале координат таким образом, апериодическая неустойчивость имеет место, если последний член характеристического уравнения системы положителен. Динамическая же устойчивость означает, что все отклонения от установившегося состояния стремятся к нулю, чему соответствует расположение всех полюсов системы в левой полуплоскости. Статическую устойчивость можно также связать с установившейся реакцией системы на управляющее воздействие. Наличие силы или момента, препятствующего отклонению от равновесия (т. е. статическая устойчивость), предполагает, что для отклонения вертолета от равновесного положения к нему необходимо приложить силы или момент путем отклонения управления. Величина требуемого отклонения управления (градиент управления) связана с возмущающими силой или моментом и, следовательно, является мерой статической устойчивости. Знак отклонения управления определяет статическую устойчивость или неустойчивость системы. Для систем низшего порядка определение статической устойчивости имеет элементарную интерпретацию. Для систем высокого порядка определение и интерпретация статической устойчивости более сложны. Для вертолета, являющегося сложной системой, даже статическую устойчивость определяют несколько производных устойчивости, и поэтому связать между собой градиент перемещения ручки, статическую и динамическую устойчивость затруднительно. [c.762]

Статическая устойчивость — стремление вертолета вернуться к исходному режиму полета под действием сил и моментов, возникающих вслед за прекращением действия возмущения. Иными словами, наличие восстанавливающих моментов немедленно после отклонения вертолета от положения равновесия. [c.163]

Следовательно, несущий винт вертолета имеет продольную статическую устойчивость по скорости. [c.188]

Для увеличения скорости летчик отклоняет ручку управления вперед, и если положение ручки управления при большой скорости остается впереди ее исходного положения, то это значит, что вертолет обладает статической устойчивостью с фиксированной ручкой управления. Если при этом усилие на ручку управления стремится отклонить ее назад, то это значит, что вертолет обладает статической устойчивостью также и при брошенной ручке управления, [c.192]

Здесь уместно отметить, что наклон оси конуса вращения относительно конструктивной оси винта (завал конуса вращения 1 с увеличением скорости), повышающий статическую устойчивость несущего винта по скорости, является причиной ухудшения динамической устойчивости вертолета. [c.200]

Вертолет не теряет устойчивости, а лишь наклоняется на угол, величина которого пропорциональна статическому моменту оторвавшегося участка лопасти и угловой скорости вращения винта и обратно пропорциональна величине производной аэродинамического демпфирования в плоскости наклона. [c.54]

Продольная и поперечная скорости вертолета на режиме висе-ния изменяются путем создания моментов по тангажу и крену относительно центра масс вертолета, что представляет собой более трудную задачу. Летчик, воздействуя на рычаги управления, непосредственно изменяет углы тангажа или крена, в результате чего возникают продольная или поперечная сила, а затем и желаемое изменение скорости вертолета. Между силами и моментами, порождаемыми управляющими воздействиями, обычно имеется существенная взаимосвязь, так что любое управляющее воздействие для создания нужного момента требует некоторых компенсирующих воздействий по другим осям. Вертолет без системы автоматического повышения устойчивости не обладает ни статической, ни динамической устойчивостью, особенно на режиме висения. Поэтому сам летчик должен осуществлять управляющие обратные связи для стабилизации вертолета, что требует от него постоянного внимания. Использование автоматических систем для улучшения характеристик устойчивости и управляемости вертолета всегда желательно, а для ряда его применений — существенно важно, но такие системы увеличивают стоимость и усложняют конструкцию вертолета. [c.700]

Второе слагаемое для шарнирного несущего винта равно нулю, и критерий сводится к условию Ми <. О, которое не выполняется, т. е. движение неустойчиво. Таким образом, устойчивость по скорости является фактором, определяющим динамику вертолета на висении. Ввиду противоречивости требований статической и динамической устойчивости движение вертолета будет неустойчивым независимо от знака или величины Ми (рис. 15.2). [c.721]

Неравномерность индуктивного потока — важный фактор в динамике полета вперед, обусловливающий значительные изменения производных устойчивости. Например, производная устойчивости по скорости особенно чувствительна к продольным изменениям индуктивной скорости. В настоящем анализе частота вращения несущего винта полагалась постоянной. На режимах авторотации, снижения с работающими двигателями или в отсутствие регулятора оборотов могут иметь место значительные колебания частоты вращения, которые существенно влияют на динамику вертолета. Установлено, что на режиме авторотации несущий винт статически нейтрален по скорости (jWu = 0) и статически устойчив по углу атаки (jW O). [c.756]

Таким образом, система управления с обратной связью по моменту на втулке уменьшает прямую реакцию несущего винта на отклонение управления, движения вала и порывы ветра. Парирование влияния порывов ветра и в общем уменьшение устой-чивости по скорости желательны. При полете вперед также уменьшается неустойчивость несущего винта по углу атаки, что существенно улучшает продольную управляемость вертолета. Реакция на непосредственное изменение циклического шага уменьшена, но винтом можно управлять, прикладывая моменты к гироскопу. Обратная связь по моменту на втулке уменьшает демпфирование угловых перемещений несущего винта, но она также уменьшает реакцию на угловую скорость поворота вала, которая связывает продольное и поперечное движения. При наличии демпфирования во вращающейся системе координат гироскоп создает обратную связь по угловым скоростям тангажа и крена, заменяющую демпфирование несущего винта. Характеристики винта с обратной связью по моменту на втулке подобны характеристикам бесшарнирного винта. Обратная связь уменьшает реакцию винта на внешние возмущения и сами силы на несущем винте, обусловленные движением вертолета (а также устойчивость по скорости и неустойчивость по углу атаки), но обеспечивает демпфирование угловых перемещений, заменяющее демпфирование от несущего винта. Если обратная связь по моментам реализуется на бесшарнирном винте, то основным дополнительным соображением является выбор угла опережения управления в контуре обратной связи. Угол должен быть таким, чтобы продольное и поперечное движения вертолета и реакция на отклонение управления не были связанными. При большом коэффициенте усиления, желательном для улучшения характеристик системы, может оказаться недостаточным учет только низкочастотных (т. е. статических) реакций винта и гироскопа. Более того, при высоком коэффициенте усиления [c.781]

При летных испытаниях проверяются все летные данные, характеристики устойчивости и управляемости вертолета, а также статическая и динамическая прочности. Здесь же замеряются напряжения и динамические нагрузки в силовых элементах основных частей агрегатов вертолета (лопастей несущего и рулевого винтов, их втулок, автоматов перекоса, проводки управления, узлов крепления двигателей, редукторов и т. д.). Одновременно измеряются параметры колебаний конструкции вертолета. [c.119]

Необходимо указать на то, что разделение устойчивости летательного аппарата на статическую и динамическую, вообще говоря, чисто условно и призвано лишь для облегчения анализа вопросов устойчивости. Рассматривая реальные условия полета вертолета, не всегда можно определить границу между статической и динамической устойчивостью. [c.163]

Основой статической и динамической устойчивости несущего винта с шарнирными лопастями и всего вертолета в целом является закономерность изменения наклонов плоскости вращения [c.185]

Реактивный момент рулевого винта также оказывает известное влияние на продольную статическую устойчивость вертолета. В 31а-висимости от направления вращения рулевого ввнта он может создавать либо кабрирующий, либо пикирующий момент. С увеличением скорости полета этот реактивный момент уменьшается, изме- [c.191]

XuMq О, отклонения по углу тангажа не происходит. Нулевая установившаяся реакция угла тангажа на продольное управление означает статическую нейтральность вертолета. Градиент отклонения ручки по скорости Q s/xb является мерой устойчивости винта по скорости. Ввиду неустойчивости продольного движения на режиме висения установившееся состояние может быть достигнуто только при вмешательстве в управление летчика или автоматической системы. Поэтому полученное значение 0is/is для установившегося состояния правильнее рассматривать лишь как градиент балансировочных отклонений управления при малых отклонениях по скорости и углу тангажа на режиме висения. [c.730]

Важными характеристиками управляемости вертолета являются отклонения продольного управления, требуемые для изменения скорости и перегрузки. Статическая устойчивость по скорости имеет место, если отклонению ручки от себя соответствует увеличение скорости, т. е. (36,s/dp, < 0. Этот градиент отклонения ручки непосредственно связан с производной устойчивости по скорости Ма. Обычно при увеличении поступательной скорости вертолета плоскость концов лопастей заваливается назад, и для балансировки вертолета требуется отклонение вперед плоскости управления (разд. 15.1). На малых скоростях полета, однако, некоторые вертолеты имеют неустойчивый градиент отклонения ручки по скорости. Для приемлемых характеристик маневренности при полете вперед требуется положительный градиент отклонения ручки по перегрузке d 0. Анализ, приведенный в предыдущем разделе, показывает, что градиент отклонения управления связан с производными устойчивости по углу атаки М-л и демпфирования Mq и, следовательно, с условием о кривизне кривой нормального ускорения. Для приемлемых характеристик маневренности требуется некоторый минимальный градиент или максимальная эффективность управления. [c.763]

Военный стандарт США MIL-H-8501A определяет характеристики управляемости в полете и на земле для военных вертолетов. Этот стандарт является хотя и несколько устаревшим, но все же наиболее полным собранием норм летных характеристик. В отношении статической устойчивости стандарт определяет минимальное и максимальное значения начального градиента усилий на ручке в продольном и поперечном направлениях и требует, чтобы он был всегда положителен. В продольном управлении градиенты усилия и отклонения ручки по скорости полета должны соответствовать устойчивости умеренная степень неустойчивости допускается только для ПВП в диапазоне малых скоростей полета, хотя вообще она нежелательна. При полете вперед требуются устойчивые градиенты отклонения поперечного управления и педалей по углу скольжения, путевая устойчивость и устойчивость по поперечной скорости. Для ППП путевое и поперечное управления должны иметь устойчивые градиенты по усилиям и по отклонениям. Оговорены также усилия на рычагах управления на переходных режимах, паразитные перекрестные связи по этим усилиям, запасы управления и другие факторы. Характеристики динамической устойчивости при полете вперед оговорены в стандарте MIL-H-8501A в терминах периода и демпфирования длиннопериодического движения. На рис. 15.15 суммированы требования для эксплуатации по ПВП и ППП. [c.785]

Вильдгрубе Л. С., Характеристика статической устойчивости по углам атаки и скольжения вертолетов различных схем.— Труды ЦАГИ, 1952. [c.1000]

Это значит, что вертолет на режиме висения при изменении ггла атаки обладает статической устойчивостью. [c.189]

Стабилизатор для улучшения устойчивости вертолета устанавливается обычно на отрицательные углы атаки. Он повышает статическую устойчивость по углу атаки и, создавая кабрирующий момент, способствует правильной балансировке вертолета с изменением скорости (рис. 180). Однако стабилизатор пвчти не влияет на устойчивость вертолета при полете на малой скорости или на висении, когда аэродинамический момент от него ничтожно мал. [c.191]

Характеристики несущих винтов вертолетов обычно далеки от этой границы. Неустойчивость может возникать лишь у винтов с большим по модулю отрицательным коэффициентом компенсации взмаха и малой массовой характеристикой лопастей. Поскольку такая неустойчивость представляет собой статическую дивергенцию, ее возникновение определяется просто степенью упругости системы. Для устойчивости движения необходимо, чтобы восстанавливающий момент был положительным, т. е. фф условие дает указанный выше критерий устойчи- [c.557]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...