На главнуюТексты книг БКАудиокниги БКПолит-инфоСоветские учебникиЗа страницами учебникаФото-ПитерНастрои СытинаРадиоспектаклиКнижная иллюстрация





Библиотечка «За страницами учебника»
Летающие модели вертолётов. Спунда Б. — 1988 г.

Б. Спунда

Летающие модели вертолётов

*** 1988 ***


DjVu


 

PEKЛAMA

Заказать почтой 500 советских радиоспектаклей на 9-ти DVD.
Подробности >>>>


ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие редактора перевода
1. Вертолёты
1.1. Немного истории
1.2. Применение вертолётов
1.3. Преимущества и недостатки вертолётов
1.4. Схемы вертолётов
1.5. Конструкция вертолёта
2. Принципы полета вертолётов
2.1. Начальные сведения из аэродинамики
2.2. Подъемная сила лопасти и сила тяги несущей
2.3. Крутящий момент несущего винта
2.4. Режимы полета
2.4.1. Режим висения
2.4.2. Вертикальный подъем
2.4.3. Вертикальное снижение
2.4.4. Горизонтальный полет
2.5. Управление моделью вертолёта
3. Конструкция моделей вертолётов
3.1. Схема и устройство модели
3.2. Агрегаты и элементы моделей
3.2.1. Несущий винт
3.2.2. Рулевой винт
3.2.3. Силовая установка
3.2.4. Фюзеляж и шасси
4. Обзор моделей вертолётов
4.1. Введение
4.2. Модели вертолётов с дистанционным
4.2.1. Модель вертолёта «Хью Кобра»
4.2.2. Модель D-S
4.2.3. Модель вертолёта «Твин Джет 212»
4.2.4. Модель вертолёта «Джет Рейнджер» фирмы «Каван»
4.2.5. Любительская модель вертолёта «Джет Рейнджер»
4.2.6. Модель вертолёта «Белл 47 G»
4.2.7. Модель «Ранвей Свинер»
4.2.8. Модель вертолёта «Хьюз 300»
4.2.9. Модель «Ларк»
4.2.10. Модель «Трай-Стар»
4.2.11. Модель JL-75
Регулировка, первые полеты и соревнования моделей вертолётов
5.1. Регулировка модели вертолёта
5.2. Первые полеты ..
5.3. Соревнования моделей вертолётов
Литература


      Спунда Б. Перевод с польского канд. техн. наук Л. Л. ТЕПЕРИНА под редакцией канд. физ.-мат. наук В. С КАПЛАНА
      Летающие модели вертолётов: Пер. с польск. — М.: Мир, 1988. — 136 с., ил.
      В книге польского автора рассмотрены история создания вертолётов, принцип их действия н возможности применения. Описаны конструкции различных моделей вертолётов, проблемы технического исполнения их узлов и агрегатов. Представлены рекомендации по наладке моделей и выполнению полетов.
     
     

      ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА
      Желание летать возникло у людей в глубокой древности. Первая идея летательного аппарата, естественно, была заимствована ими у природы. Исходя из наблюдений за птицами, люди пытались создать летательные аппараты с машущими крыльями, приводимыми в движение мускулами летчика, махолеты. Таким образом, можно сказать, что махолеты — это детская мечта человечества. Однако безуспешность всех попыток построить махолет вызвала интерес к другой идее — подняться в воздух и летать с помощью вращающихся крыльев, т. е. воздушного винта. Эта идея тоже не нова. Более двух с половиной тысяч лет тому назад китайцы придумали летающую вертушку в виде палочки, к верхнему концу которой прикреплен воздушный винт. Палочку раскручивали в ладонях и отпускали (почти такими же вертушками играют современные дети). С XVIII века пытливые изобретатели стали конструировать небольшие устройства с винтом, создающим в воздухе подъемную силу. Все же винтокрылых машин, способных нести человека, в то время создать не удалось. Человек впервые взлетел на аппарате тяжелее воздуха, когда была реализована идея о разделении устройств, создающих подъемную силу и силу тяги. Так в начале XX века появился самолет — летательный аппарат с фиксированным крылом и пропеллером.
      Вертолёты вошли в повседневную жизнь приблизительно на 30 лет позже самолетов. С их появлением начал развиваться вертолётный авиамоделизм. Модели быстро прошли путь от простейших полуигрушек до аппаратов, приводимых в движение совершенными двигателями и управляемых ультрасовременным радиооборудованием. В некоторых странах существуют специализированные фирмы, выпускающие комплекты сборных моделей вертолётов. Использование таких моделей пробуждает у молодых людей интерес к авиамоделизму и самодеятельному техническому творчеству. Распространение вертолётного авиамоделизма сопровождается развитием и вертолётомодельного спорта. За рубежом проходят регулярные соревнования по этому виду спорта.
      В СССР вертолётный авиамоделизм пока еще не получил должного развития, и отечественная литература по данной теме исчерпывается
      одним — двумя названиями. Поэтому появление книги Б. Спунды, адресованной начинающим моделистам-вертолётчикам, весьма своевременно. Она дает необходимые представления об устройстве, аэродинамике и динамике вертолёта, а также о способах управления им. На отдельных примерах показано, как общие принципы устройства и управления вертолётом реализуются в моделях. Описаны наиболее характерные из известных моделей как заводского, так и любительского изготовления. Рассмотрена последовательность регулировки модели после ее постройки, даны советы моделистам, впервые приступающим к запуску моделей, а также изложены правила проведения соревнований по вертолётомоделыюму спорту и описаны обязательные для таких соревнований фигуры пилотажа.
      Упрощенное изложение аэродинамики несущего винта, представленное в книге, может быть восполнено по многочисленным изданиям, посвященным натурным вертолётам. Начинающим будут полезны следующие книги: Барщевский В. Б-. «Вертолёты в полете». — М.: изд. ДОСААФ, 1954; Базов Д. И. «Аэродинамика вертолётов». — М.: «Транспорт», 1972;
      Янг Р. А. «Теория и расчет геликоптера». — М.: Оборонгиз, 1951. Кроме того, в книге отсутствуют описания рулевых машинок и радиооборудования. Здесь до некоторой степени могут помочь книги: Войцеховский Я. «Дистанционное управление моделями». — М.: «Связь», 1977; Миль Г. «Электронное дистанционное управление моделями». — М.: изд. ДОСААФ, 1980.
      В целом книга Б. Спунды будет полезна тем, кто интересуется постройкой моделей вертолётов, и может способствовать воспитанию нового поколения конструкторов и испытателей летательных аппаратов.
      В. Каплан
     
      1. Вертолёты
      1.1. НЕМНОГО ИСТОРИИ
      Первым историческим документом, связанным с идеей создания вертолёта, является, несомненно, рисунок, выполненный в 1475 г. великим итальянским художником и ученым Леонардо да Винчи. На рисунке изображен проект летательного аппарата, который должен был взлетать вертикально с помощью винта, приводимого во вращение мускульной силой человека (рис. 1.1). Сейчас мы знаем, что аппарат Леонардо да Винчи не мог подняться в воздух. Однако, несмотря на то, что проект гениального итальянца не был реализован, о нем стоит упомянуть хотя бы с исторической точки зрения как о впервые сформулированной идее летательного аппарата тяжелее воздуха.
      Следующее упоминание о работах над вертолётом относится к XIX веку, когда французы Лонуа и Бьенвеню построили модель вертолёта (рис. 1.2). Это было в 1875 году. Вообще в XIX в. многие работали над конструкцией вертолёта. Появилось большое число различных проектов. В связи с этим стоит упомянуть такие имена, как Кэйли, д’Амекур, Пено, Форланини.
      В 1905 голу француз М. Леже создал вертолёт с двумя противоположно вращающимися винтами, приводимыми в движение электродвигателем. Этот аппарат мог на некоторое время отрываться от земли. Такие же короткие полеты совершал вертолёт, созданный (тоже во Франции) конструкторами Бреге и Рише. В 1912 г. на выставке в Москве Юрьев продемонстрировал вертолёт, за который он получил золотую медаль. Среди пионеров вертолётостроения был и поляк — Чеслав Таньский, построивший в 1907 г. модель вертолёта с двумя соосными винтами, которые приводились в движение руками.
      Во время первой мировой войны Карман и Петроцци в Австро-Венгрии сделали вертолёт, который поднимался на 50 метров и держался в воздухе в течение часа.
      Во время испытаний, проведенных в 1932 г., вертолёт, созданный советскими конструкторами под руководством Изаксона и Черемухина, поднимался на высоту 600 м.
      В 1937 г. установлено несколько рекордов на вертолёте FW-61. сконструированном немецким инженером Фокке.
      Во время второй мировой войны работы над вертолётами проводились только в Советском Союзе (Братухин, Камов, Миль) и Соединенных Штатах (Пясецкий, Сикорский).
      Впервые вертолёт стал практически применяться только с 1943 года. Это был вертолёт, созданный в Соединенных Штатах Сикорским.
      Первым польским летающим вертолётом был «Жук» конструкции В. Жураковекого. Полеты этого вертолёта начались в 1950 г. В настоящее время Польша принадлежит к группе стран, играющих значительную роль в вертолётостроении.
     
      1.2. ПРИМЕНЕНИЕ ВЕРТОЛЁТОВ
      Современное состояние науки и техники позволяет проектировать и строить вертолёты с различными характеристиками и назначением в зависимости от предъявляемых требований и технических возможностей.
      В настоящее время вертолёты широко применяются в различных областях народного хозяйства. Благодаря своим неоспоримым достоинствам, к которым прежде всего следует отнести возможность вертикального взлета и посадки, а также висения, вертолёты могут успешно использоваться в труднодоступных районах, лишенных аэродромов, и выполнять работы, в которых применить самолеты невозможно. Так, например, кроме повсеместного применения в военном деле они используются в санитарной авиации для оказания медицинской помощи и транспортировки больных, для спасения терпящих бедствие и доставки материалов в труднодоступные районы. Вертолёты широко применяются в сельскохозяйственных работах (для внесения удобрений и борьбы с вредителями), для перевозки людей и почты в районах, не имеющих транспортного сообщения, а также в монтажных работах, когда использовать подъемный кран трудно или невозможно. К последней группе работ относятся монтаж мачт линий электропередач, укладка трубопроводов, строительство плотин, мостов и высотных зданий. В последнее время создаются вертолёты-гиганты, специально предназначенные для транспортировки особо больших и тяжелых грузов. Они имеют специальное устройство для закрепления груза под фюзеляжем.
      Вертолёты успешно применяют для наблюдения за большими лесными массивами и тушения пожаров. Благодаря возможности высадить спасательную команду в любом месте очаги пожаров могут быть ликвидированы прежде, чем они распространятся на большие пространства. Вертолёты можно использовать в различного рода геологических исследованиях, если оборудовать их специальной научной аппаратурой, а также для аэрофотометрии, т. е. для фотографирования земли с воздуха в топографических целях. В некоторых странах они применяются также в морском рыболовстве для обнаружения косяков рыб и патрулирования границ рыболовной зоны.
      Конечно, в этом кратком обзоре не охвачены все возможные применения вертолётов, но уже из него ясно, что таких возможностей очень много.
      Принимая во внимание большое и все возрастающее значение вертолёта для многих областей народного хозяйства, конструкторы всего мира продолжают интенсивно работать над совершенствованием его конструкции.
     
      1.3. ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ВертолётОВ
      Как уже говорилось, вертолёты имеют ряд достоинств, благодаря которым стало возможным их столь широкое применение. Остановимся на самых важных из этих достоинств.
      1. Возможность вертикального взлета и посадки. Благодаря этому свойству вертолёт можно применять в условиях сложного рельефа местности, где нет аэродромов, необходимых для взлета и посадки самолетов. Для взлета и посадки вертолёта достаточно относительно малого пространства, не намного большего, чем занимает сам вертолёт. Это могут быть небольшие лесные поляны, речные отмели, террасы в горах, палубы судов и даже крыши домов, специально для этого оборудованные. Взлет и посадка по вертикали дают огромное преимущество вертолёту по сравнению с самолетом классической схемы, благодаря чему он может быть использован там, где применение самолета невозможно.
      2. Способность висения. Способность вертолёта совершать полет, в котором как горизонтальная, так и вертикальная скорости относительно земли равны нулю, в сочетании с возможностью забирать или высаживать пассажиров, не приземляясь, дает вертолёту дополнительное преимущество перед самолетом. Для загрузки и разгрузки вертолёта без посадки его оснащают специальными подъемно-транспортными механизмами.
      3. Большой диапазон изменения скорости полета. Известно, что самолет не может летать со скоростью, меньшей некоторой минимальной, определяемой типом самолета. Слишком малая скорость грозит потерей подъемной силы и управляемости самолета и, как следствие, катастрофой, если полет совершается на малой высоте. В отличие от самолета вертолёт может летать с любой скоростью, начиная от нулевой и кончая заданной максимальной.
      К основным недостаткам вертолёта, независимо от аэродинамических характеристик его конструкции, относятся:
      — небольшая в сравнении с самолетом максимальная скорость горизонтального полета;
      — вибрации и тряска во время полета, которые неприятны, а иногда и небезопасны;
      — высокая стоимость конструкции вертолёта, сложные и дорогие двигательные установки и системы управления.
      Несмотря на эти недостатки, вертолёты находят все более широкое применение. Следует ожидать, что дальнейшее совершенствование конструкции и устранение упомянутых недостатков откроют новые области применения вертолётов, и значение их в жизни людей станет еще больше, чем в настоящее время.
     
      1.4. СХЕМЫ ВЕРТОЛЁТОВ
      Вертолёты классифицируются по различным критериям в зависимости от их характерных особенностей. Так, вертолёты можно классифицировать по количеству несущих винтов, их расположению, конструкции привода несущего винта, способу парирования крутящего момента, назначению и т. д.
      Рис. 1.3. Проекции вертолёта ЛАи-2.
      Наиболее простой, но достаточно полной для моделистов классификацией можно, пожалуй, считать следующую:
      а) одновинтовая схема; б) двухвинтовая продольная схема; в) двухвинтовая поперечная схема; г) двухвинтовая соосная схема; д) двухвинтовая поперечная схема с большим перекрытием винтов (синхроптер); е) многовинтовая (более двух винтов) схема.
      Обсудим кратко аэродинамические и конструктивные особенности этих схем вертолётов с точки зрения авиамоделизма.
      Одновинтовая схема по исполнению проще других; по этой причине большинство известных в настоящее время моделей вертолётов построено по этой схеме (рис. 1.3).
      У вертолётов одновинтовой схемы крутящий момент несущего винта, как правило, парируется рулевым винтом, выполняющим одновременно роль средства управления относительно вертикальной оси. Самым важным достоинством одновинтовой схемы является относительная простота конструкции привода винта и системы управления. К недостаткам этой схемы следует отнести необходимость длинного фюзеляжа, чаще всего в виде балки или фермы с рулевым винтом, размещенным на ее конце. Это затрудняет балансировку конструкции и требует от нее способности выдерживать значительные моменты от хвостовой балки, особенно при жесткой посадке. Наличие рулевого винта также невыгодно с энергетической точки зрения, так как для его вращения требуется определенная мощность, отбираемая от двигателя. В одновинтовой схеме могут быть использованы и другие способы уравновешивания крутящего момента несущего винта, но их эффективность невелика. Поэтому они здесь не рассмотрены и не отражены в классификации.
      У вертолётов двухвинтовой продольной схемы несущие винты располагаются один за другим (рис. 1.4). Эти винты могут приводиться как общим двигателем, так и каждый своим. Взаимное влияние винтов в вертикальном полете и на режиме висения настолько мало, что им можно пренебречь. Чтобы уменьшить это влияние в горизонтальном полете, задний винт располагается выше плоскости вращения переднего винта. В двухвинтовой схеме поверхности, ометаемые лопастями винтов, при виде сверху представляют собой два отдельных либо два перекрывающихся круга (рис. 1.5). При небольшом перекрытии винтов потери в подъемной силе настолько малы, что ими можно пренебречь. Крутящие моменты уравновешиваются автоматически вследствие противоположности направлений вращения винтов. При этом нет необходимости в дополнительных устройствах балансировки, что является преимуществом по сравнению с одновинтовой схемой.
      К преимуществам двухвинтовой продольной схемы относятся также хорошая продольная устойчивость, большая грузоподъемность, хорошая управляемость, большой объем фюзеляжа, а также возможность уменьшить диаметр несущих винтов. Недостатком этой схемы является большая масса системы синхронизации винтов, а также большое лобовое сопротивление широкого, как правило, фюзеляжа.
      В двухвинтовой поперечной схеме несущие винты располагаются по разные стороны фюзеляжа на специальных консолях, выполненных в виде крыльев или ферм (рис. 1.6). Для парирования крутящего момента на таких вертолётах, как и в двухвинтовой продольной схеме, принимаются противоположные направления вращения винтов. Вертолёты с несущими винтами, расположенными на крыловидных консолях, в горизонтальном полете получают определенное преимущество благодаря дополнительной подъемной силе, и наоборот, на режимах висения и вертикального полета возникают потери из-за большого вредного сопротивления, вызванного тем, что значительная часть поверхности крыла расположена перпендикулярно направлению струи несущего винта. К преимуществам схемы относятся хорошая управляемость при достаточном запасе поперечной и продольной устойчивости, а также отсутствие рулевого винта. Существенным недостатком этой схемы являются относительно тяжелая система синхронизации винтов и большое лобовое сопротивление вертолёта в целом (особенно в случае, когда поддерживающие винты консоли выполнены в риде ферм).
      В двухвинтовой соосной схеме несущие винты расположены на общей оси вращения (рис. 1.7) — вал верхнего винта проходит через полую ось нижнего. Противоположность направлений вращения винтов обеспечивает уравновешивание крутящих моментов, поэтому также отпадает необходимость в рулевом винте. Управление вертолётом соосной схемы относительно вертикальной оси осуществляется путем изменения (в противоположные стороны) углов установки лопастей верхнего и нижнего винта, т. е. ценой нарушения компенсации крутящего момента. Кили, расположенные, как правило, на относительно коротком фюзеляже тэкоею вертолёта, обеспечивают необходимую путевую устойчивость. Соосная схема позволяет создавать легкие и компактные вертолёты с малыми моментами инерции (благодаря короткому фюзеляжу), имеющие, однако, много существенных недостатков, таких, как недостаточная путевая устойчивость, сложная система управления двумя винтами, сложная система привода винтов, взаимное влияние винтов, возможность столкновения лопастей винтов во время резкого маневрирования вертолёта.
      В двухвинтовой поперечной схеме типа синхроптер несущие винты располагаются на отдельнЕдх осях, отклоненных наружу относительно фюзеляжа на определенный угол (рис. 1.8). Несмотря на противоположность направлений вращения винтов, в этой схеме возникает некоторый дестабилизирующий момент. Между винтами должна быть обеспечена жесткая синхронизация, поскольку поверхности, ометаемые лопастями винтов, пересекаются (винты как бы «входят в зацепление»). Схема синхроптера никакими особенными преимуществами не обладает, но зато имеет множество существенных недостатков. Поэтому более подробно останавливаться на ней не имеет смысла.
      Aiноговинтовая схема может применяться с целью увеличения грузоподъемности вертолёта. Так как с увеличением диаметра винта его масса быстро возрастает, применение нескольких винтов меньшего диаметра может быть выгоднее с точки зрения уменьшения обшей массы вертолёта. Однако до сих пор многовинтовые схемы не нашли применения. Даже очень большие вертолёты с огромной грузоподъемностью чаще всего строят по одновинтовой схеме. При этом необходимое увеличение силы тяги достигается путем увеличения диаметра несущего винта и числа лопастей.
     
      1.5. КОНСТРУКЦИЯ ВЕРТОЛЁТА
      Конструкции всех типов вертолётов мы рассматривать здесь не будем, а ограничимся вертолётами одновинтовой схемы, так как эта схема нашла наибольшее распространение в авиамоделизме.
      Одним из наиболее ответственных агрегатов вертолёта является несущий винт. Несущий винт выполняет у вертолёта те же функции, что и крылья у самолета, создавая необходимую для полета подъемную силу. Кроме того, благодаря специальным устройствам он служит для управления вертолётом. С этой точки зрения несущий винт должен отвечать особенно высоким техническим требованиям, тем более что он работает в чрезвычайно напряженных условиях (большие инерционные, в том числе центробежные силы, изгибающие моменты, вибрации и т. д.). В зависимости от конструкции несущие винты, чаще всего используемые в вертолётах, можно разделить на две группы:
      — шарнирные винты (с лопастями, шарнирно прикрепленными к втулке);
      — карданные винты (с лопастями, жестко прикрепленными к втулке). На рис. 1.9 схематично показан шарнирный несущий винт. Видно, что втулка этого винта, жестко соединенная с валом винта, имеет вертикальные и горизонтальные шарниры, посредством которых подвешены лопасти. Благодаря шарнирам лопасти могут перемещаться в вертикальной плоскости (на горизонтальных шарнирах) и в горизонтальной плоскости (на вертикальных шарнирах). Кроме того, лопасти могут поворачиваться вокруг своих продольных осей благодаря так называемым осевым шарнирам.
      У несущего винта второго типа втулка крепится к валу с помощью шарнира Кардана, а лопасти закреплены во втулке лишь посредством осевых шарниров. Таким образом, лопасти могут поворачиваться относительно втулки только вокруг своей продольной оси, изменяя угол установки. Однако, поскольку втулка, закрепленная на валу винта с помощью карданного шарнира, может наклоняться во все стороны, лопасти имеют те же самые степени свободы (возможности перемещаться), что и у шарнирного винта. Карданный винт показан на рис. 1.10.
      Основными частями несущего винта являются втулка, лопасти и автомат перекоса.
      Втулка служит для крепления лопастей, обеспечивающего им необходимые степени свободы, а также для передачи крутящего момента с вала винта. Конструкция втулки определяется прежде всего типом винта. Втулки шарнирных винтов можно разделить на две группы в зависимости от того, какое положение занимает ось горизонтального шарнира относительно ) оси вращения винта:
      — втулки с отнесенными горизонтальными шарнирами;
      — втулки с совмещенными горизонтальными шарнирами.
      У втулок с отнесенными горизонтальными шарнирами между осью шарнира и осью вращения винта всегда есть некоторое расстояние (относ). Три типа таких втулок показаны на рис. 1.11. На рис. 1.12 изображены два типа втулок с совмещенными горизонтальными шарнирами. Видно, что оси горизонтальных шарниров, пересекаясь с осью вала винта, лежат на лучах, исходящих из оси вращения винта.
      Карданные винты применяются во многих конструкциях вертолётов. Втулка такого винта показана на рис. 1.13. Она состоит из внешнего кольца с рукавами для крепления лопастей и двумя подшипниками, посредством которых внешнее кольцо крепится к внутреннему. Внутреннее кольцо в свою очередь крепится к валу винта двумя подшипниками, общая ось которых перпендикулярна оси подшипников внешнего кольца. Благодаря этому внешнее кольцо с лопастями имеет возможность наклоняться во всех направлениях. Такая кинематическая схема и называется карданным шарниром. Карданный шарнир заменяет горизонтальные шарниры, поэтому конструкция втулки значительно упрощается. Втулки такого типа применяют в двухлопастных винтах.
      Втулке на карданном шарнире необходима стабилизирующая система, выполняемая по двум схемам:
      — со стабилизирующим стержнем;
      — со вспомогательными управляющими лопатками (серволопатками).
      Кинематические связи и конструкция системы со стабилизирующим стержнем показаны на рис. 1.14. Главным элементом системы является стержень, закрепленный на валу винта перпендикулярно оси шарниров лопастей. На концах стержня закреплены грузики. В вилке стабилизирующего стержня находятся две качалки, посредством которых лопасти соединяются с автоматом перекоса и с тягой управления общим шагом. Принцип действия системы необычайно прост и основан на использовании гироскопического эффекта, т. е. на стремлении гироскопа сохранять постоянной плоскость вращения. Благодаря соответствующим связям с автоматом перекоса и поводками лопастей каждый случайный наклон вертолёта во время полета немедленно корректируется поворотом лопастей на необходимый угол, в результате чего вертолёт возвращается в свое первоначальное положение. Чтобы обеспечить управляемость вертолёта, предусмотрены демпферы специальной конструкции, допускающие некоторый наклон плоскости вращения стержня с грузиками вслед за валом винта.
      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.
      Несущие винты могут иметь различное число лопастей. Шарнирные несущие винты обычно имеют по меньшей мере три лопасти во избежание вибраций, передающихся на весь вертолёт. Карданные винты имеют чаще всего две лопасти, хотя иногда встречаются конструкции с тремя или четырьмя лопастями. Лопасти могут иметь различную форму в плане; чаще всего используются лопасти трапециевидной или прямоугольной формы. Нередко лопасти имеют геометрическую крутку (закрученность) и переменный профиль вдоль размаха.
      Особо важным элементом винта является автомат перекоса, служащий для изменения направления и величины силы тяги винта. Эти изменения осуществляются передачей перемещений органов управления в кабине пилота на вращающиеся лопасти. Чаще других встречаются автоматы перекоса кольцевого типа (рис. 1.15) с «тарелкой», которая состоит из двух колец: невращающегося внешнего и вращающегося внутреннего, соединенных подшипником. Тарелка крепится на шаровой опоре или карданном шарнире в специальной муфте, скользящей по валу несущего винта. С внешним невращающимся кольцом связаны тяги системы управления вертолётом, а с внутренним вращающимся кольцом — тяги поводков лопастей. Чтобы связать вращение вала винта с вращением внутреннего кольца, применяется шлиц-шарнир с шаровой опорой. Наклону тарелки автомата перекоса на карданном шарнире соответствует вертикальное перемещение тяг, связанных с поводками лопастей, и, как следствие, — изменение углов установки лопастей. Такое изменение углов установки лопастей называется циклическим шагом, так как в течение каждого оборота винта угол установки каждой из лопастей изменяется циклически. Если же происходит перемещение всего автомата перекоса вместе с шаровым шарниром и муфтой на валу вверх или вниз, то все тяги одновременно перемещаются на это же расстояние. В результате углы установки всех лопастей изменяются на одну и ту же величину, т. е. изменяется общий шаг лопастей. При одновременном наклоне и перемещении тарелки автомата перекоса, очевидно, должно происходить изменение циклического и общего шагов.
      Известны и другие конструкции автомата перекоса, но все они выполняют одни и те же функции.
      Рулевой винт, как упоминалось выше, используется для парирования крутящего момента несущего винта, под действием которого фюзеляж вертолёта стремится вращаться в направлении, обратном направлению вращения несущего винта. Кроме того, рулевой винт служит для управления вертолётом относительно вертикальной оси. По конструкции рулевой и несущий винты подобны. Весь агрегат рулевого винта (рис. 1.16) 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 несущих винтов, число лопастей рулевого винта может быть различным — от 2 до 4Ч-5. Известны также конструкции вертолётов, у которых рулевой винт имеет одну лопасть, сбалансированную с другой стороны противовесом.
      Лопасти рулевых винтов могут иметь различную форму в плане; чаще всего используются лопасти прямоугольной или трапециевидной формы. Лопасти подвешиваются к втулке посредством горизонтальных шарниров, которые позволяют им перемещаться в плоскости, перпендикулярной плоскости вращения, а также осевых шарниров, обеспечивающих поворот относительно их продольных осей. Сила тяги рулевого винта регулируется путем соответствующего изменения общего шага лопастей. Это достигается с помощью штока, проходящего через середину втулки и выступающий вал винта. Шток соединен специальным рычагом с поводками лопастей. Перемещение штока внутри вала вызывает соответствующее отклонение поводков лопастей и их поворот в осевых шарнирах. Иногда втулка рулевого винта подвешивается на валу с помощью общего косого шарнира (т. е. шарнира, ось которого расположена под углом к оси лопастей). Маховое движение ¦лопастей происходит вокруг оси косого шарнира. В этом случае лопасти имеют только осевые шарниры, что значительно упрощает конструкцию.
      Важнейшим узлом вертолёта является силовая установка. К ней относятся прежде всего двигатель (или двигатели), главный редуктор (несущего винта), редуктор рулевого винта и муфта сцепления. Силовой установкой вертолёта может служить поршневой или реактивный двигатель, причем второй благодаря своим несомненным преимуществам применяется все чаще.
      Поскольку авиационные двигатели работают на больших оборотах, необходимо применять редукторы, уменьшающие эти обороты. Редуктор представляет собой зубчатую передачу (часто многоступенчатую) с большим передаточным числом. Обычно применяются так называемые планетарные передачи, характеризующиеся большим передаточным числом. Между двигателем и валом несущего винта находится муфта сцепления, позволяющая отключать несущий и рулевой винты от двигателя. Это необходимо во время запуска или остановки двигателя, а также при переходе на режим авторотации.
      Вертолёты, оснащенные поршневыми двигателями, должны иметь систему охлаждения, так как горизонтальная скорость их полета обычно недостаточна для естественного охлаждения такого двигателя за счет обдувки воздухом, как это происходит у самолетов. Такой обдув в вертолёте вентилятором, который иногда соединен конструктивно с муфтой сцепления
      В конструкциях многих вертолётов, выполненных по одновинтовой схем кроме рулевого винта применяется оперение. Киль часто служит такж* консолью для крепления рулевого винта. Горизонтальное оперение стабц. лизирует вертолёт во всех фазах его полета. Особенно это важно для горизонтального полета, когда появляется горизонтальная составляющая вектора тяги и возникает некоторый пикирующий момент, наклоняющий вертолёт вперед. Горизонтальное оперение должно создавать обратный (каб-рирующий) момент, чтобы удержать вертолёт в горизонтальном положении. Обычно горизонтальное оперение находится иод действием завихренного потока, что значительно повышает его эффективность Ч Иногда горизонтальное оперение выполняют в виде руля высоты, угол установки которого пилот может менять. В некоторых конструкциях угол установки руля высоты связан с управлением несущим винтом при помощи соответствующего соединения стабилизатора с системой рычагов управления.
      Фюзеляж вертолёта, как и самолета, служит для соединения в одно целое отдельных элементов и агрегатов, а также для размещения экипажа и груза. Фюзеляж вертолёта оснащен шасси, которое может иметь либо такую же конструкцию, как у самолета, либо совершенно другую, например в виде полозьев. Как правило, полозья применяются на легких вертолётах, выполняющих взлет и посадку только вертикально. Большие и тяжелые вертолёты, которые иногда взлетают и садятся с горизонтальной скоростью, должны иметь колесное шасси. Есть также вертолёты, у которых шасси позволяет взлетать и садиться на воду. Фюзеляжи вертолётов характеризуются большим разнообразием конструкций и внешнего вида. Фюзеляж может быть целиком замкнутым, как у самолета, либо иметь вид балки (фермы) с выполненной отдельно кабиной экипажа.
      1 Эффективность горизонтального оперения при этом может как повышаться, так и понижаться в зависимости от положения стабилизатора по отношению к винтам на вертолёте. — Прим. ред.
      KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ

 

 

На главнуюТексты книг БКАудиокниги БКПолит-инфоСоветские учебникиЗа страницами учебникаФото-ПитерНастрои СытинаРадиоспектаклиДетская библиотека

 

Яндекс.Метрика


Творческая студия БК-МТГК 2001-3001 гг. karlov@bk.ru