Другие вертушки
Недавно французская компания Conseil & Technique запатентовала линзообразные роторы, которые предлагает ставить на аэротакси вместо привычных лопастных винтов, удерживающих в воздухе вертолеты. Французский проект — не единственная попытка доработать вертолетный винт: воздушный транспорт продолжает развиваться, и разработчики постоянно пытаются либо обойти ограничения классических лопастных винтов, либо «проапгрейдить» его, чтобы оснащенный им аппарат мог решать какие-то специфические задачи. Рассказываем, зачем нужны лопасти в виде сабель и насколько удачна идея установить на их концах реактивные сопла.
Напасти лопастей
Традиционно несущие винты винтокрылых летательных аппаратов — вертолетов, автожиров, конвертопланов — лопастные. Раскрученные лопасти захватывают воздух и отбрасывают его вниз, создавая над собой зону пониженного давления, а под собой — повышенного.
Таким образом создается подъемная сила для полета.
Несущие винты также оснащаются автоматами перекоса, которые позволяют менять угол атаки лопастей в зависимости от их положения в пространстве. Благодаря этому можно калибровать подъемную силу несущего винта внутри окружности, описываемой лопастями. Так на винте формируется движущая сила, которая обеспечивает горизонтальный полет винтокрылой технике. Чтобы сдвинуть вертолет вперед, вам нужно увеличить подъемную силу винта сзади и уменьшить спереди, и наоборот.
На вертолетах, в отличие от винтовых самолетов, несущие винты вращаются с постоянной частотой, а скорость и высота полета меняются за счет изменения угла установки лопастей. Это меняет сопротивление винта, и чтобы поддерживать частоту его вращения, нужно регулировать подаваемую двигателем мощность.
В целом увеличение угла установки лопастей приводит к росту подъемной силы и скорости движения аппарата, однако происходить бесконечно это не может.
У лопастных винтов есть несколько серьезных ограничений, которые и пытаются обойти разработчики альтернативных конструкций. Одно из них — одновременные срыв потока, волновой кризис и обратное обтекание. Дело в том, что во время горизонтального полета лопасти воздушного винта с одной стороны движутся навстречу воздушному потоку, а с другой — по его направлению. В результате этого подъемная сила на правом и левом секторах винта не равны.
В зависимости от конструкции вертолета в горизонтальном полете может случиться так, что линейная скорость внешней части лопастей во встречном воздушном потоке будет околозвуковой, а в исключительных случаях и сверхзвуковой. Это может приводить к резкому падению подъемной силы на этих участках лопастей и неконтролируемым вибрациям.
Одновременно на внешних частях лопастей, движущихся против направления горизонтального полета, будет происходить срыв воздушного потока, то есть увеличение турбулентного течения на них.
Это также приводит к снижению подъемной силы и вибрациям (флаттеру). В некоторых случаях они могут приводит к разрушению винта или, если вертолет выполнен по соосной схеме, к перехлесту лопастей двух вращающихся в противоположных направлениях винтов.
Наконец, внутренняя часть лопастей несущего винта, расположенная ближе к валу и движущаяся по направлению воздушного потока, будет испытывать обратное обтекание. Это будет происходить из-за скорости воздушного потока, превышающей скорость лопасти. В результате воздушный поток будет попадать на лопасть с противоположной стороны, создавая обратную подъемную силу (грубо говоря, в этой части винт перестает тянуть вверх и начинает давить вниз).
Помимо этих трех факторов, несущие винты вертолетной техники могут сталкиваться еще с одним опасным явлением — вихревым кольцом. Такое явление может возникать вблизи земли, например, при взлете или посадке. В этом случае воздух, отбрасываемый воздушным винтом вниз, отражается от земной поверхности вверх и снова затягивается несущим винтом.
При этом доля ламинарного течения воздуха на лопастях снижается, а доля турбулентного — увеличивается. В результате, на несущем лопастном агрегате возникают вибрации, а его эффективность резко снижается, причем увеличение угла установки лопастей или мощности на валу практически не дают никаких результатов. В лучшем случае вертолет, попавший в вихревое кольцо, совершает жесткую посадку.
Для преодоления этих явлений разработчики несущих винтов используют разнообразные конструкции, включая закручивание лопастей вдоль их оси для создания равномерной подъемной силы на всем их протяжении, установку небольших закрылков, похожих на самолетные, в задней части лопастей для более эффективного контроля над подъемной силой и каплевидную или саблевидную форму законцовок лопастей, что позволяет отсрочить возникновение флаттера и снижение эффективности лопасти при приближении ее линейной скорости к околозвуковой.
Линзообразные роторы
Участки лопастей, расположенные ближе к валу, движутся относительно воздушного потока с меньшей линейной скоростью, чем внешние участки — и потому создают меньше подъемной силы.
От общей подъемной силы, создаваемой воздушным винтом, только 30 процентов приходятся на внутреннюю часть лопастей. Учитывая это, французская компания Conseil & Technique предложила пересмотреть конструкцию роторов.
Согласно предложению французских разработчиков, 70 процентов внутреннего круга несущего винта следует заменить диском. Оставшуюся часть несущего винта французы предложили выполнить в виде коротких лопастей. По предварительным расчетам, такая замена приведет к потере 30 процентов подъемной силы при взлете и посадке, однако они будут с лихвой компенсированы тем, что в горизонтальном полете на нем возникает подъемная сила — и он таким образом выполняет роль крыла.
Conseil & Technique уже испытала малоразмерные прототипы линзообразных роторов в аэродинамической трубе. По заявлению разработчиков, испытания показали, что линзообразный ротор при вертикальных взлете и посадке показал эффективность, сопоставимую с лопастным воздушным винтом, но был существенно тише.
При этом на лопастях ротора не происходило срыва воздушного потока при углах атаки до 25 градусов. Для сравнения, у традиционных лопастных винтов угол атаки лопастей может изменяться от 0 до 15 градусов.
Французская компания предложила использовать линзообразные роторы в городских летательных аппаратах и подготовила эскизный проект 19-местного аэротакси с шестью роторами на выносных балках и хвостовым четырехлопастным толкающим винтом. Такое аэротакси с максимальной взлетной массой девять тонн сможет выполнять полеты на скорости до 200 километров в час на расстояние до тысячи километров.
DiscRotor
В начале 2000-х годов концерн Boeing в рамках программы по разработке скоростного винтокрылого летательного аппарата предложил концепцию несущего винта DiscRotor, который в полете выполнял бы роль крыла. Несущий винт выглядел как вращающаяся тарелка, занимающая значительную часть его плоскости, и четыре широких телескопические лопасти.
С разложенными лопастями воздушный винт выполнял роль обычного лопастного винта, обеспечивая вертикальные взлет и посадку.
А при переходе в режим быстрого горизонтального полета лопасти должны были втягиваться в тарелку, уменьшая таким образом лобовое сопротивление всей конструкции. Сама тарелка останавливала свое вращение, а аппарат удерживался в воздухе уже за счет подъемной силы крыльев. Перед посадкой или при переходе к режиму висения тарелка снова раскручивалась и выдвигала из себя лопасти.
DiscRotor планировалось использовать на скоростном винтокрылом летательном аппарате, выполненном по самолетной схеме высокоплана. На крыле летательного аппарата разработчики предложили разместить два вентилятора, приводимых в движение двумя турбовальными двигателями. Последние имели традиционное для вертолетов расположение над фюзеляжем.
Трансмиссию летательного аппарата с DiscRotor планировалось сделать переключаемой.
При взлете и посадке она бы передавала мощность двигателей на вал несущего винта, а после взлета постепенно уменьшала бы ее на винте (вплоть до остановки последнего) и увеличивала на вентиляторах. Согласно эскизному проекту, винтокрылый летательный аппарат с DiscRotor был бы способен выполнять полеты на скорости до 400 узлов (около 741 километра в час). Боевой радиус машины составил бы 741 километр с грузом массой до 1,1 тонны.
X-Wing
В 1970-х годах американская компания Sikorsky предложила концепцию несущего винта X-Wing, так называемого ротор-крыла. Внешне этот несущий винт похож на традиционный лопастной ротор с четырьмя лопастями. При этом сами лопасти существенно шире, чем традиционные. При взлете и при наборе скорости ротор-крыло должно было вращаться, как обычный несущий винт, а в горизонтальном полете останавливалось и выполняло роль обычного самолетного крыла.
К 1976 году компания Sikorsky построила два прототипа винтокрылых летательных аппаратов с X-Wing — S-72.
Они были созданы на базе многоцелевого вертолета UH-60 Blackhawk.
Машины получили по два газотурбинных двигателя для приведения в движение ротор-крыла и вращения рулевого винта через редуктор, низкорасположенное крыло размахом 18,9 метра и по два турбореактивных двигателя, расположенных над ним.
В 1976 году один из прототипов совершил первый полет, правда без ротор-крыла — конструкторы отрабатывали на S-72 аэродинамическую компоновку и различные способы управления.
Позднее один из прототипов получил ротор-крыло. Выкатка модернизированного аппарата состоялась в 1986 году, однако в воздух он так и не поднялся. Заказчики проекта — NASA и Агентство перспективных оборонных разработок — посчитали проект слишком сложным и дорогостоящим.
Реактивный винт
Традиционно в вертолетной технике несущий винт приводится в движение двигателями с помощью трансмиссии. В 1950-х годах британская компания Percival Aircraft Company предложила иную конструкцию — реактивный несущий винт.
Этот агрегат был очень похож на традиционный несущий винт и имел три лопасти. При этом винт не имел никакой связи с двигателями, его вращение обеспечивалось реактивными соплами на законцовках лопастей.
Во время работы двигателей их газовый поток направлялся в воздуховод к несущему винту, а затем выдувался через сопла на лопастях. Таким образом возникал реактивный момент, который и раскручивал несущий винт. Автомата перекоса на винте не было — угол атаки лопастей регулировался при помощи небольших элеронов.
Такой винт британские разработчики использовали в прототипе вертолета Percival P.74. Летательный аппарат получил фюзеляж каплеобразной формы со значительной округлой носовой частью и небольшой заостренной хвостовой. В хвостовой части был установлен небольшой толкающий воздушный винт, который вносил небольшой вклад в создание движущей силы и несколько стабилизировал вертолет в горизонтальном полете.
Несущий винт P.74 приводился в движение двумя газотурбинными двигателями, расположенными в подполье фюзеляжа.
Газовый поток от них передавался несущему винту по воздуховоду. Хотя такая конструкция была относительно простой технически (ни трансмиссии, ни автомата перекоса), она имела существенный недостаток — воздуховоды проходили сквозь грузопассажирское отделение, из-за чего в нем было очень шумно и жарко.
В 1956 году Percival Aircraft Company собрала один летный прототип вертолета с реактивным винтом и провела его наземные испытания. Поднять в воздух машину не удалось, поскольку газотурбинные двигатели вертолета не смогли развить необходимую для взлета мощность. Разработчики пытались исправить конструкцию и даже сумели практически поднять машину в воздух, однако взлет был прерван из-за нестабильной работы двигателей и плохой управляемости.
Следует отметить, что в 1950-х годах тема реактивных роторов была очень популярна. Несколько разработчиков, включая конструкторское бюро Миля, Dornier, Focke-Wulf, Fairey Aviation Company и Sud-Ouest, создавали такие несущие винты. В частности, советское конструкторское бюро Миля предложило прототип многоцелевого вертолета В-7 с несущим винтом, на концах лопастей которого были установлены небольшие турбореактивные двигатели АИ-7.
Василий Сычёв
Ротор вертолета Ка-27, Камов Ка-25, Ка-32, вертолет, угол, вертолет png
Ротор вертолета Ка-27, Камов Ка-25, Ка-32, вертолет, угол, вертолет png
теги
- угол,
- вертолет,
- военный вертолет,
- НАТО,
- отчетное имя,
- вертолеты России,
- ВМФ России,
- самолеты,
- советский флот,
- subor,
- svg,
- технология,
- линия,
- камов Ка50,
- камов Ка25,
- черно-белый,
- коаксиальные роторы,
- противовращающиеся пропеллеры,
- рисунок,
- Ка 32,
- Ка27,
- Ка32,
- Камов,
- Оружие,
- Ротор вертолета,
- Ка-27,
- Камов Ка-25,
- Ка-32,
- png,
- прозрачный png,
- без фона,
- бесплатная загрузка
Скачать PNG ( 77.17KB )
Размер изображения
- 1199x603px
Размер файла
- 77.
17KB MIME тип
- Image/png
17KBизменить размер PNG
ширина(px)
высота(px)
Некоммерческое использование, DMCA Contact Us
Ка-27 Ка-32 Вертолет Самолет Камов Ка-50, РОССИЯ 2018, Вид транспорта, транспортное средство png
1200x801px
615.09KBКа-32 вертолет роторный Ка-27 Камов, Робинсон, угол, монохромный png
750x1109px
114.32KBКамов Ка-52 Вертолет Boeing AH-64 Apache Камов Ка-50 Миль Ми-28, вертолет Apache, вертолет, транспортное средство png
1200x790px
661.45KBВертолет Open Airplane graphics, вертолет, угол, белый png
8291x3050px
1.08MBВоенный вертолет Силуэт самолета, вертолет, фотография, вертолет png
2000x880px
51.56KBВоенный вертолет Boeing AH-64 Apache Computer Icons, армейский вертолет, угол, самолет png
1600x1600px
30.61KBСухой Су-30МКИ Сухой Су-27 Сухой Су-34 Сухой Су-30МКК, Сухой Су9, угол, другие png
800x574px
55.37KBСамолет Су-25 Самолет Самолет Советского Союза Fairchild Republic A-10 Thunderbolt II, структурный чертеж, угол, самолет png
1200x780px
212. 77KBТрафарет Boeing AH-64 Apache Boeing CH-47 Chinook Art, вертолет apache, другие, самолет png
974x974px
5.59KBСамолет Книжка-раскраска Самолёт Реактивный самолет, самолёт, угол, ребенок png
2000x1363px
37.78KBРотор вертолета Книжка-раскраска Рисунок Детский, вертолет, ребенок, текст png
1000x1000px
36.73KBВертолет Рисование Самолет, Забавный Вертолет с, угол, белый png
4558x2063px
422.35KBМикоян-Гуревич МиГ-17 Микоян-Гуревич МиГ-15 Шэньян J-5 Самолет Российская авиастроительная корпорация МиГ, самолет, угол, истребитель Самолеты png
1153x1198px
210. 46KBВертолет Drawing Line art, вертолет, угол, карандаш png
8332x3082px
184.7KBВоенный вертолет Миль Ми-8, вертолет, вертолет, лицензионный платеж png
500x500px
17.24KBEurocopter EC135 Eurocopter EC635 Eurocopter EC145 Airbus Вертолеты, заклепки, угол, текст png
2000x2427px
243.43KBВертолет Eurocopter AS355 Écureuil 2 Eurocopter AS350 Écureuil Eurocopter EC135, вертолет, угол, наклейка png
2000x582px
26.38KBРотор вертолета Propeller Line, вертолет, угол, мультфильм png
980x666px
30.16KBВертолет вертолетный автомобиль Миль Ми-8 Стикер, вертолет, автомобиль, вид транспорта png
500x500px
19.33KBВертолет Миль Ми-17 Миль Ми-8, вид сверху, угол, силуэт png
2400x1999px
79.59KBМиль Ми-17 Миль Ми-8 Ротор вертолета Миля Московский вертолетный завод, вертолет, угол, самолет png
2400x2400px
177.83KBFly Jet Flight Самолет Посадка Симулятор Вертолет Самолет Наклейка на стену, самолет, угол, истребитель Самолет png
600x600px
83.09KBВертолетный ротор Car Sticker Виниловая интерьерная наклейка, вертолет, угол, автомобиль png
500x500px
22.96KBСухой Су-15 Советский Союз Сухой самолет Су-9 Ракета, ракета, угол, истребитель Самолет png
1511x525px
113.08KBМи-24 Мил Ми-17 Мил Московский вертолетный завод им. Ми Ми-8, вертолет, угол, вертолет png
2000x1113px
98.61KBВертолет роторный Sikorsky HH-60 Pave Hawk Сикорский SH-60 Seahawk Sikorsky UH-60 Black Hawk Сикорский HH-60 Jayhawk, вертолет, угол, режим транспорта png
1600x953px
140. 68KBНаклейка на вертолет Наклейка Bell UH-1 Ирокез, вертолет, наклейка, вертолет png
1136x778px
63.79KBКамов Ка-50 Вертолет Ротор Камов Ка-52, вертолет, угол, самолет png
600x600px
182.04KBBell 212 Bell UH-1 Ирокез Белл 412 Bell UH-1N Твин Хьюи Белл 204/205, 214, угол, монохромный png
1280x999px
76.18KBИстребитель Сухой Су-30МКК Сухой Су-27 Самолет Су-30 Сухой, угол, истребитель Самолеты png
640x459px
43.4KBBell AH-1Z Viper Bell AH-1 Cobra Вертолет Bell AH-1 SuperCobra Bell UH-1Y Яд, вертолет, угол, вертолет png
1280x784px
125. 11KBСамолет биплан, самолет, угол, вид транспорта png
1280x1105px
79.18KBBell 412 Вертолет Bell 212 Bell UH-1 Ирокез Белл CH-146 Griffon, вертолет, угол, монохромный png
1024x699px
50.97KBCessna 172 Самолет Cessna Skymaster, Самолет, угол, мебель png
1200x900px
89.91KBStar Wars: X-Wing Miniatures Игра X-wing Starfighter TIE, звездные войны, угол, режим транспорта png
3036x1501px
2.08MBРотор вертолета Самолет, вертолет, логотип, самолет png
850x744px
15.96KBIAR 330 Ротор вертолета Aérospatiale SA 330 Puma Eurocopter AS332 Super Puma, вертолет, угол, режим транспорта png
712x449px
46.88KBВертолет Bell 206B-3 TH-67 Creek Armed Aerial Scout, вертолет, угол, монохромный png
1280x795px
72.75KBВертолет Boeing CH-47 Chinook Boeing AH-64 Apache, Военный силуэт, угол, вертолет png
960x480px
26.89KBСамолет Микоян МиГ-29 Самолет Микоян МиГ-35 L-39C, самолет, угол, транспорт png
800x571px
81.38KBDJI Spreading Wings S1000 + Беспилотный летательный аппарат Quadcopter Phantom, переключатель RC Drone, угол, логотип png
1300x862px
101. 49KBLockheed Martin F-22 Raptor Lockheed YF-22 Northrop YF-23 Lockheed F-117 Nighthawk Lockheed Martin F-35 Lightning II, другие, Разное, угол png
800x530px
62.18KBКомпьютерные иконки инкапсулированные PostScript, вертолет, угол, вертолет png
512x512px
4.84KBВертолет Computer Icons Enstrom 480 Symbol, вертолет, угол, логотип png
512x512px
6.78KBРотор вертолета Камов Ка-50 Камов Ка-52 Россия, вертолет, вид транспорта, вертолет png
1024x397px
267.28KBМикоян МиГ-29 Микоян-Гуревич Истребитель МиГ-25 Реактивный истребитель четвертого поколения Микоян-Гуревич МиГ-15, МиГ 21, угол, другие png
743x489px
115. 98KB
org/ImageObject»>Sikorsky UH-60 Black Hawk Вертолет США Наклейка на стену, вертолет, угол, наклейка png
1600x1089px
97.41KB
77KB
46KB
org/ImageObject»>Вертолет Ми-14 вертолет Ми-8 Вертолет Ми-8 Миль, вертолет, угол, английский png
800x537px
63.75KB
org/ImageObject»>Самолет Вертолет Рисование Книжка-раскраска, dessin de militaryaire, угол, рука png
600x470px
11.23KB
68KB
11KB
org/ImageObject»>Ротор вертолета Computer Icons Flight, вертолет, угол, логотип png
512x512px
6.33KB
49KB.jpg)
98KBКонфигурация роторных систем вертолета | SKYbrary Aviation Safety
Определения
Вертолет — это летательный аппарат тяжелее воздуха, поддерживаемый в полете главным образом реакцией воздуха на один или несколько несущих винтов с механическим приводом.
Автожир — это летательный аппарат тяжелее воздуха, поддерживаемый в полете за счет реакции воздуха на один или несколько свободно вращающихся винтов.
Описание
Несущий винт обеспечивает подъемную силу, которую можно использовать для удержания самолета в воздухе и создания тяги. Несущий винт также может противодействовать крутящему моменту (хвостовой винт).
Со временем было реализовано несколько конструкций и конфигураций ротора.
Одинарный несущий винт
Вертолеты с одним несущим винтом являются наиболее распространенным типом вертолетов. Им необходимо устройство, препятствующее крутящему моменту (хвостовой винт или другая система, препятствующая крутящему моменту), чтобы противодействовать крутящему моменту, создаваемому несущим винтом, который приводится в движение один или несколько двигателей. В вертолете с одним несущим винтом часть мощности, генерируемой силовой установкой (установками), используется для противодействия крутящему моменту. Наиболее распространенным устройством для предотвращения крутящего момента является хвостовой винт, который предназначен для компенсации крутящего момента, создаваемого несущим винтом.
Вертолет EC25 с одним несущим винтом
Тандемный винт (или двойной винт)
Вертолет с тандемным винтом имеет две системы несущих винтов и не имеет хвостового винта. Обычно задний ротор устанавливается выше, чем передний ротор, и оба предназначены для предотвращения столкновения лопастей, если они изгибаются на пути другого ротора. Диски несущего винта слегка наклонены друг к другу, чтобы обеспечить управление по вертикальной оси во время висения. Эта конфигурация, которая в основном используется для более крупных вертолетов, имеет то преимущество, что может выдерживать больший вес с более короткими лопастями. Меньшая площадь диска ротора компенсируется наличием двух роторов. Функцию противодействия крутящему моменту выполняют роторы, вращающиеся в противоположных направлениях, каждый из которых компенсирует крутящий момент другого, поэтому вся мощность силовых установок используется для подъема. Тандемные вертолеты, как правило, мощные и быстрые. Конструкция привода и системы управления сложнее, чем у вертолета с одним несущим винтом.
Вертолет Ch57 Chinook с тандемными несущими винтами
Соосные
Соосные несущие винты представляют собой два несущих винта, установленных на одной мачте, имеющих одну и ту же ось вращения, но вращающихся в противоположных направлениях, один над другим. Управление по вертикальной оси осуществляется за счет разной подъемной силы и, следовательно, разного крутящего момента двух дисков ротора. Вертолет будет отклоняться влево, если ротор, вращающийся по часовой стрелке, создает большую подъемную силу, и он будет отклоняться вправо, если ротор, вращающийся против часовой стрелки, создает большую подъемную силу. Сопротивление, создаваемое несущими винтами, довольно велико из-за интерференции воздушных потоков, поэтому эти вертолеты обычно не имеют высокой крейсерской скорости. Установка роторов ближе друг к другу, что возможно только с жесткими роторами, снижает создаваемое сопротивление.
Камов Ка-50 «Черная акула» с характерной соосной системой несущих винтов
Сцепление несущих винтов (синхроптер)
Вертолет с двумя вращающимися в противоположных направлениях несущими винтами, установленный на двух мачтах, слегка наклоненных друг к другу, так что лопасти intermesh (без столкновений), называется синхроптером. Два ротора зацепляются друг с другом, как зубчатое колесо. Эта конфигурация не требует хвостового винта, так как действие против крутящего момента осуществляется за счет вращения винтов в противоположных направлениях. Синхроптеры обладают высокой устойчивостью и мощной грузоподъемностью.
Синхроптер KAMAN K-1200 K-Max
Бок о бок
В конфигурации бок о бок два горизонтальных винта, вращающихся в противоположных направлениях, устанавливаются бок о бок на вертолете (или поперечном винтокрылом аппарате). Эффект противодействия крутящему моменту обеспечивается противоположным вращением двух несущих винтов. Конфигурация «бок о бок» — это одна из возможных конфигураций полета самолета с поворотным винтом, когда несущие винты находятся в вертикальном положении для обеспечения вертикальной подъемной силы.
Наклонный несущий винт
Несущие винты установлены на краях крыльев на гондолах, которые вращаются для перевода несущих винтов из вертикального положения (для обеспечения вертикальной подъемной силы, как у вертолета с конфигурацией боковых винтов) в горизонтальное положение. (где они обеспечивают горизонтальную подъемную силу или тягу, как в самолетах). И подъемная сила, и тяга затем генерируются роторами, которые действуют как несущие винты вертолета в вертикальном положении и как пропеллеры самолета в горизонтальном положении. Затем подъемная сила обеспечивается неподвижными крыльями.
Вертолет с наклонным ротором Boeing V-22
Составной вертолет
Составной вертолет — это гибридный летательный аппарат, который действует как самолет и вертолет. Он способен развивать более высокие скорости, чем обычный вертолет. Пропеллеры обеспечивают тягу и приводятся в движение силовыми установками, которые также приводят в движение несущий винт. Во время висения и полета на более низкой скорости несущий винт обеспечивает подъемную силу и тягу самолета. На более высоких скоростях тяга обеспечивается винтом (винтами), в то время как несущий винт замедляется (или работает в режиме авторотации — как гиродин), чтобы избежать сопротивления наступающей кромки лопасти, и разгружается, чтобы избежать срыва лопасти при отступлении. Тогда большая часть вертикальной подъемной силы обеспечивается небольшими неподвижными крыльями.
Связанные статьи
- Жесткий ротор
- Авторотация
- Вихревое кольцо
- Сервопрозрачность
- Гиродин
Несущая система
Несущая система представляет собой вращающуюся часть вертолета, создающую подъемную силу. Несущий винт состоит из мачты, втулки и лопастей несущего винта. Мачта представляет собой полый цилиндрический металлический стержень, который проходит вверх от трансмиссии и приводится в движение, а иногда и поддерживается ею. В верхней части мачты находится точка крепления лопастей несущего винта, называемая ступицей. Затем лопасти ротора прикрепляются к ступице любым количеством различных способов.
Системы несущего винта классифицируются в зависимости от того, как лопасти несущего винта крепятся и перемещаются относительно втулки несущего винта. Существует три основных классификации: полужесткие, жесткие или полностью шарнирные. В некоторых современных роторных системах, таких как роторная система без подшипников, используется специально разработанная комбинация этих типов.
Полужесткая несущая система
Полужесткая несущая система обычно состоит из двух лопастей, жестко закрепленных на втулке несущего винта. Ступица несущего винта может свободно наклоняться относительно вала несущего винта на так называемом качающемся шарнире. Это позволяет лопастям хлопать вместе как единое целое. Когда одна лопасть поднимается, другая опускается. Поскольку шарнир вертикального сопротивления отсутствует, силы опережения/отставания поглощаются и смягчаются за счет изгиба лопасти. Полужесткий несущий винт также способен к флюгированию, что означает изменение угла наклона лопасти. Это стало возможным благодаря шарнирному креплению. [Рисунок 1]
| Рис. 1. Балансировочный шарнир позволяет наклонять втулку несущего винта, флюгерный шарнир позволяет изменять угол наклона лопастей силы опережения/отставания за счет установки лопастей немного ниже обычной плоскости вращения, поэтому силы опережения и отставания сведены к минимуму. Когда лопасти конусообразно направлены вверх, центры давления лопастей находятся почти в той же плоскости, что и ступица. Какими бы ни были оставшиеся напряжения, согните лопасти для соответствия. Если полужесткая роторная система представляет собой подвесной ротор, центр тяжести (ЦТ) находится ниже места крепления к мачте. Вертолеты с полужесткими несущими винтами подвержены состоянию, известному как удар мачты, который может привести к тому, что упоры закрылков несущего винта срежут мачту. Механическая конструкция полужесткой несущей системы требует, чтобы взмахи лопастей вниз имели некоторый физический предел. Удары мачты являются результатом чрезмерного взмаха несущего винта. Каждая конструкция роторной системы имеет максимальный угол взмаха крыльев. Если взмахи превышают расчетное значение, статический упор коснется мачты. Удары мачты напрямую связаны с тем, насколько сильно откидывается система лопастей. В прямолинейном и горизонтальном полете взмах лопастей минимален, около 2° в обычных условиях полета. Углы взмаха немного увеличиваются при высоких скоростях движения вперед, при низких оборотах несущего винта, на высотах с высокой плотностью движения, при большой полной массе и при попадании в турбулентность. Маневрирование летательного аппарата при боковом скольжении или во время полета на малой скорости в экстремальных положениях центра тяжести может привести к большим углам взмаха крыльев. Система с жестким ротором Жесткая роторная система, показанная на рисунке 2, механически проста, но конструктивно сложна, поскольку рабочие нагрузки должны восприниматься при изгибе, а не через шарниры. В этой системе хвостовики лопастей жестко прикреплены к втулке несущего винта.
Жесткая система несущего винта очень чувствительна и обычно не подвержена ударам мачты, как полужесткие или сочлененные системы, поскольку втулки несущих винтов жестко закреплены на мачте несущего винта. Существует несколько вариантов трех основных конструкций головки ротора. Безподшипниковая роторная система тесно связана с шарнирно-сочлененной роторной системой, но не имеет подшипников или шарниров. Эта конструкция основана на структуре лопастей и ступицы, чтобы поглощать напряжения. Основное различие между жесткой роторной системой и безопорной системой заключается в том, что безопорная система не имеет флюгерного подшипника — материал внутри манжеты скручивается под действием рычага изменения шага.
Рис. 3. Различия в обращении между типами несущей системы Полностью шарнирно-сочлененная роторная система перемещаться вверх и вниз вокруг установленного на борту шарнира) независимо от других лопастей и оперения (вращаться вокруг оси тангажа для изменения подъемной силы).
По мере вращения несущего винта каждая лопасть реагирует на входные данные системы управления, чтобы обеспечить управление самолетом. Центр подъемной силы всей несущей системы перемещается в ответ на эти входные данные, вызывая тангаж, крен и движение вверх. Величина этой подъемной силы основана на коллективном входе, который одновременно изменяет шаг всех лопастей в одном и том же направлении. Расположение этой подъемной силы основано на данных пилота о тангаже и крене. Следовательно, угол оперения каждой лопасти (пропорциональный ее собственной подъемной силе) изменяется по мере ее вращения вместе с несущим винтом, отсюда и название «циклическое управление». По мере увеличения подъемной силы данной лопасти она имеет тенденцию взмахивать вверх.
|