Конструкция лопасти несущего винта вертолета

Лопасти несущего винта вертолета нужно выстроить так, дабы они, создавая нужную подъемную силу, выдерживали все появляющиеся на них нагрузки. И не просто выдерживали, а имели бы еще запас прочности на всякие непредвиденные случаи, каковые смогут встретиться в полете и при техобслуживании вертолета на земле (к примеру, резкий порыв ветра, восходящий поток воздуха, резкий маневр, обледенение лопастей, неумелая раскрутка винта по окончании запуска двигателя и т. д.).

Одним из расчетных режимов для подбора несущего винта вертолета есть режим вертикального комплекта на любой избранной для расчета высоте. На этом режиме из-за отсутствия поступательной скорости в плоскости вращения винта потребная мощность имеет большую величину.

Зная примерно вес конструируемого вертолета и задаваясь величиной нужной нагрузки, которую обязан будет поднимать вертолет, приступают к подбору винта. Подбор винта сводится к тому, дабы выбрать таковой такое число и диаметр винта его оборотов в 60 секунд, при которых бы расчетный груз мог быть поднят винтом отвесно вверх с мельчайшей затратой мощности.

Наряду с этим как мы знаем, что тяга несущего винта пропорциональна четвертой степени его диаметра и лишь второй степени числа оборотов, т. е. тяга, развиваемая несущим винтом, более зависит от диаметра, чем от числа оборотов. Исходя из этого заданную тягу легче взять повышением диаметра, чем повышением числа оборотов. Так, к примеру, увеличив диаметр в 2 раза, возьмём тягу в 24 = 16 раз громадную, а увеличив число оборотов вдвое, возьмём тягу лишь в 22 = 4 раза громадную.

Зная мощность двигателя, что будет установлен на вертолете для приведения во вращение несущего винта, сперва подбирают диаметр несущего винта. Для этого используют следующее соотношение:

Лопасть несущего винта трудится в сверхтяжелых условиях. На нее действуют аэродинамические силы, каковые ее изгибают, скручивают, разрывают, стремятся оторвать от нее обшивку. Дабы «противостоять» такому действию аэродинамических сил, лопасть должна быть достаточно прочной.

При полетах в ливень, в снег либо в тучах при условиях, содействующих обледенению, работа лопасти еще более усложняется. Капли дождя, попадая на лопасть с огромным» скоростями, сбивают с нее краску. При обледенении па лопастях образуются ледяные наросты, каковые искажают ее профиль, мешают ее маховому перемещению, утяжеляют ее.

При хранении вертолета на земле на лопасть разрушающе действуют резкие трансформации температуры, влажность, солнечные лучи.

Значит, лопасть должна быть не только прочной, но она еще должна быть невосприимчивой к влиянию окружающей среды. Но если бы лишь это! Тогда лопасть возможно было бы сделать цельнометаллической, покрыв ее противо-коррозийным слоем, и задача была бы решена.

Но имеется еще одно требование: лопасть, также, должна быть еще и легкой. Исходя из этого ее изготовляют полой За базу конструкции лопасти берут железный лонжерон, значительно чаще — металлическую трубу переменного сечения, площадь которого неспешно либо ступенчато значительно уменьшается от корневой части к концу лопасти.

Лонжерон, как основной продольный силовой элемент лопасти, принимает перерезывающие силы и изгибающий момент. В этом отношении работа лонжерона лопасти схожа с работой лонжерона самолетного крыла. Но на лонжерон лопасти действуют в следствии вращения винта еще центробежные силы, чего нет у лонжерона крыла самолета.

Под действием этих сил лонжерон лопасти подвергается растяжению.

К лонжерону привариваются либо приклепываются металлические фланцы для крепления поперечного силового комплекта — нервюр лопасти. Любая нервюра, которая возможно железной либо древесной, состоит из стен и полок. К железным полкам приклеивается либо приваривается железная обшивка, а к древесным полкам приклеивается фанерная либо пришивается полотняная обшивка либо к носку приклеивается фанерная обшивка, а к хвостику пришивается полотняная, как продемонстрировано.

В носовой части профиля полки нервюр крепятся к переднему стрингеру, а в хвостовой части — к заднему стрингеру. Стрингеры являются вспомогательными продольными силовыми элементами.

Обшивка, покрывающая полки нервюр, образует собой профиль лопасти в любом ее сечении. самая лёгкой есть полотняная обшивка. Но чтобы не было искажения профиля в следствии прогиба полотняной обшивки на участках между нервюрами, нервюры лопасти приходится ставить частенько, приблизительно через 5—6 см одна от второй, что утяжеляет лопасть.

Поверхность лопасти с не хорошо натянутой полотняной обшивкой выглядит ребристой и владеет низкими аэродинамическими качествами, поскольку ее лобовое сопротивление громадно. В ходе одного оборота профиль таковой лопасти изменяется, что содействует появлению дополнительной вибрации вертолета. Исходя из этого полотняная обшивка пропитывается аэролаком, что по мере собственного подсыхания очень сильно натягивает полотно.

При изготовлении обшивки из фанеры жесткость лопасти возрастает и расстояние между нервюрами возможно увеличено в 2,5 раза если сравнивать с лопастями, обтянутыми полотном. Чтобы уменьшить сопротивление, поверхность фанеры гладко обрабатывается и полируется.

Хороших большой прочности и аэродинамических форм возможно добиться, в случае если изготовить полую цельнометаллическую лопасть. Трудность ее производства пребывает в изготовлении переменного по сечению лонжерона, что образует носовую часть профиля. Хвостовая часть профиля лопасти изготовляется из листовой железной обшивки, которую передними кромками заподлицо приваривают к лонжерону, а задние кромки склепывают между собой.

Профиль лопасти винта вертолета выбирается с таким расчетом, дабы при повышении угла атаки срыв обтекания появлялся на вероятно громадных углах атаки. Это нужно чтобы избежать срыва обтекания на отступающей лопасти, где углы атаки особенно громадны. Помимо этого, чтобы не было вибраций профиль нужно подобрать таковой, у которого бы при трансформации угла атаки не изменялось положение центра давления.

Весьма ответственным причиной для работы и прочности лопасти есть обоюдное размещение центра тяжести и центра давления профиля. Дело в том, что при совместном действии кручения и изгиба, лопасть подвержена самовозбуждающейся вибрации, т. е. вибрации со все возрастающей амплитудой (флаттеру). Чтобы не было вибрации лопасть обязана балансироваться относительно хорды, т. е. должно быть обеспечено такое положение центра тяжести на хорде, которое исключало бы самовозрастание вибрации.

Задача балансировки сводится к тому, дабы у выстроенной лопасти центр тяжести профиля был впереди центра давления.

Рассматривая тяжелые условия работы лопасти несущего винта, нужно подчернуть, что повреждение древесной обшивки лопасти каплями дождя возможно предотвращено, в случае если на протяжении ее передней кромки укрепить листовую железную окантовку.

Борьба же с обледенением лопастей является более непростую задачу. В случае если такие виды обледенения в полете, как иней и изморозь, громадной опасности для вертолета не воображают, то стекловидный лед, неспешно и незаметно, но очень прочно наращивающийся на лопасти, ведет к утяжелению лопасти, искажению ее профиля и, в конечном итоге, к уменьшению подъемной силы, что ведет к резкой устойчивости вертолёта и потеря управляемости.

Существовавшая одно время теория о том, что лед благодаря машущего перемещения лопастей будет в полете скалываться, была несостоятельной. Обледенение лопасти начинается раньше всего у корневой части, где изгиб лопасти при ее машущем перемещении мал. В будущем слой льда начинает распространяться все дальше к концу лопасти, неспешно сходя на нет.

Известны случаи, в то время, когда толщина льда у корневой части достигала 6 мм, а у финиша лопасти — 2 мм.

Не допустить обледенение вероятно двумя дорогами.

Первый путь — это тщательное изучение прогноза погоды недалеко от полётов, обход встретившихся по пути туч и изменение высоты полета с целью выхода из воны обледенения, прекращение полета и т. д.

Второй путь — это оборудование лопастей противо-обледенительными устройствами.

Известен целый рад этих устройств для лопастей вертолета. Для удаления льда с лопастей несущего винта может

быть применен спиртовой противообледенитель, что разбрызгивает на передней кромке винта спирт. Последний, смешиваясь с водой, понижает температуру ее замерзания и мешает образованию льда.

Скалывание льда с лопастей винта возможно осуществлено воздухом, что нагнетается в резиновую камеру, проложенную на протяжении передней кромки несущего винта. Раздувающаяся камера надкалывает ледяную корку, отдельные куски которой после этого сметаются с лопастей винта встречным потоком воздуха.

В случае если передняя кромка лопасти винта сделана из металла, то ее возможно подогревать либо электричеством, либо теплым воздухом, пропускаемым через трубопровод, проложенный на протяжении передней кромки несущего винта.

Будущее продемонстрирует, какой из этих способов отыщет себе более широкое использование.

Для аэродинамических черт несущего винта солидное значение имеют число лопастей несущего винта, и удельная нагрузка на ометаемую винтом площадь. Теоретически число лопастей винта возможно любым, от одной вечно солидного их числа, так громадного, что они в конечном итоге сливаются в спиральную поверхность, как это предполагалось в проекте Леонардо да Винчи либо в вертолете-велосипеде И. Быкова.

Но имеется какое-то самоё выгодное число лопастей. Число лопастей не должно быть меньше трех, поскольку при двух лопастях появляются громадные колебания тяги и неуравновешенные силы винта. Продемонстрировано изменение тяги несущего винта около его среднего значения в течение одного оборота винта у однолопастного и двухлопастного винтов.

Трехлопастной винт уже фактически сохраняет среднее значение тяги в течение всего оборота.

Число лопастей винта не должно быть кроме этого большим, поскольку в этом случае любая лопасть трудится в потоке, возмущенном прошлой лопастью, что снижает коэффициент нужного действия несущего винта.

Чем больше лопастей винта, тем солидную часть площади ометаемого диска они занимают. В теорию несущего винта вертолета введено понятие коэффициента заполнения о, что подсчитывается как отношение суммарной площади

Для расчетного режима работы несущего винта вертолета (отвесный подъем) удачнейшей величиной коэффициента заполнения есть величина 0,05—0,08 (среднее значение 0,065).

Эта нагрузка есть средней. Малой нагрузкой именуют нагрузку в пределах 9—12 кг/м2. Вертолеты, имеющие такую нагрузку, маневренны и владеют громадной крейсерской скоростью.

Вертолеты неспециализированного назначения имеют среднюю нагрузку в пределах от 12 до двадцати килограмм/м2. И, наконец, громадной нагрузкой, редко используемой, есть нагрузка от 20 до тридцати килограмм/м2.

Дело в том, что не смотря на то, что высокая удельная нагрузка на ометаемую площадь и снабжает громадную нужную нагрузку вертолета, но при отказе двигателя таковой вертолет на режиме самовращения будет понижаться скоро, что недопустимо, поскольку в этом случае нарушается безопасность понижения.

Отстройка от флаттера лопастей

Упруго-массовые черт лопасти НВ

Характристика втулки несущего винта вертолета

Агрегаты техники

Конструкция лопасти несущего винта вертолета

Ми-8 Редкие кадры. Работа лопасти в полете. Момент запуска.

Увлекательные записи:

Похожие статьи, которые вам, наверника будут интересны: