Взлетно-посадочные устройства вертолетов. Схема вертолета двигателя


Схемы вертолетов - это... Что такое Схемы вертолетов?

Реактивный момент, действующий на корпус вертолёта, и его компенсация

Схема вертолета описывает количество несущих винтов вертолёта, а также тип устройств, используемых для управления вертолетом.

Усилие для раскручивания несущего винта может передаваться от двигательной установки через осевой вал. В этом случае по третьему закону Ньютона возникает реактивный момент, закручивающий корпус вертолета в противоположную от вращения несущего винта сторону (на земле такому вращению препятствует шасси аппарата).

Существует ряд основных конструктивных схем компенсации реактивного момента и управления вертолета с использованием как единственного, так и нескольких несущих винтов.

В случаях, когда раскручивание несущего винта осуществляется либо набегающим потоком воздуха (автожиры, вертолеты в режиме полета на авторотации), либо с помощью реактивных струй, расположенных на концах лопастей (реактивный вертолет), реактивный момент не возникает, и соответственно, необходимость в его компенсация отсутствует.

Одновинтовые схемы с рулевым устройством

В таких схемах для компенсации реактивного момента используются устройства, создающие тягу, которая закручивает вертолёт в противоположном реактивному моменту направлении. Преимуществом таких схем является их относительная простота, однако при этом происходит отбор мощности силовой установки вертолета.

Вертолеты одновинтовой схемы с рулевым винтом

В данной схеме винт небольшого диаметра располагается на хвостовой балке вертолёта на некотором расстоянии от оси несущего винта. Создавая тягу в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси вертолёта, рулевой винт компенсирует реактивный момент. Изменяя тягу рулевого винта, можно управлять поворотом вертолёта относительно вертикальной оси. Большинство современных вертолетов выполнено по одновинтовой схеме.[1]

Впервые её запатентовал на своем летательном аппарате Борис Юрьев вместе с автоматом перекоса в 1912 году[2]. Однако первую подобную модель предложил в 1874 году немецкий конструктор Аченбах.[3]

Первый успешный вертолёт VS-300 с рулевым винтом построил Игорь Сикорский, вертолёт поднялся в воздух 13 мая 1940 года. Успех данного вертолета заключается в том, что на основе этой модели для американской армии серийно выпускался вертолёт R-4.

Неоспоримым преимуществом данной схемы является простота конструкции и системы управления, что приводит к уменьшению затрат на производство, ремонт и обслуживание.Кроме того, выпускают вертолёты, например Ми-28, с так называемым Х-образным, четы­рехлопастным рулевом винтом, лопасти которого имеют различные взаимные углы установки на втулке (на­подобие буквы X). Винт такого типа обладает преимуще­ствами перед обычным (с равномерным азимутальным распределением лопастей) по уровню шума и уменьше­нию неблагоприятного воздействия на лопасти концевых вихревых шнуров, генерируемых соседними лопастями.

Недостатки данной схемы:

  • рулевой винт отбирает часть мощности двигателя (до 10 %) и вместе с тем не даёт ни подъёмной силы, ни тяги, направленной вперёд;
  • воздушный поток от несущего винта ухудшает характеристики рулевого винта, вследствие этого рулевой винт стараются размещать как можно выше на хвостовой балке;
  • рулевой винт является весьма уязвимым при полетах вблизи земли;
  • рулевой винт, так же как и несущий, может попадать в опасный режим вихревого кольца, что ограничивает возможности маневрирования.

Вертолеты с рулевым винтом в кольце, фенестрон

В современном вертолетостроении иногда применяют многолопастный рулевой винт в кольцевом канале киля — фенестрон (от лат. fenestra — окно)[4]. Диаметр фенестрона в два с лишним раза меньше, чем диаметр обычного рулевого винта. Впервые применён на лёгких вертолётах французской фирмы «Аэроспасьяль». Используется в конструкциях легких и средних вертолётов[5]

Такая конструкция имеет несколько существенных преимуществ:

  • уменьшается вредное сопротивление вертолета;
  • предотвращаются задевание вращающимися лопастями рулевого винта за наземные предметы при маневрировании на предельно малых высотах, а также травмирование людей при работе вертолета на земле;
  • высокая эффективность, чем у открытого рулевого винта при одинаковых диаметрах.

Недостатками являются:

  • значительное увеличение толщины и массы киля, делающей установку фенестрона на тяжелые вертолеты нецелесообразной;
  • высокочастотный шум;
  • нелинейности в характеристиках путевого манёвра.

Винтокрыл

В этой схеме используются винты, расположенные на крыльях или фермах летательного аппарата — винтокрыла. Причем тяга обоих винтов направлена вперед, а для компенсации реактивного момента в режиме висения один из винтов обеспечивает большую тягу, чем другой. В режиме полёта эти винты используются как тянущие, что увеличивает скорость винтокрыла, при этом несущий винт переходит в режим авторотации. Первый аппарат с таким принципом компенсации реактивного момента предложил и запатентовал Юрьев в 1910 году[6]. Примером такой модели в настоящее время может служить Eurocopter X3.

Преимуществом винтокрыла можно считать высокие скорости полета, недостижимые для классической схемы в силу особенностей аэродинамики. Так, например, винтокрыл «Ротодайн» фирмы «Фейри» в 1959 году достиг скорости в 307,22 км/ч,[7], а Eurocopter X3 в 2010 году — 430 км/ч.

Недостатком такой системы является потеря бóльшей мощности на компенсацию реактивного момента в режиме висения по сравнению с рулевым винтом.

Однако не все винтокрылы используют данный способ компенсации. Например, винтокрыл Ка-22 использовал для противодействия реактивному моменту пару поперечных винтов, а Ротодайн — реактивное вращение лопастей.

Струйная система управления, NOTAR

принцип работы схемы NOTAR Основная статья: NOTAR

Для компенсации реактивного момента используется система управления пограничным слоем на хвостовой балке, применяющая эффект Коанда, вместе с реактивным соплом на конце балки, или же только реактивное сопло.

Управляющая сила эффекта Коанды возникает по той же причине, по какой возникает подъёмная сила крыла — из-за несимметричного обтекания профиля хвостовой балки нисходящим воздушным потоком, образованным несущим винтом. Вентилятор, расположенный у основания хвостовой балки засасывает воздух из отверстий, расположенных вверху корпуса вертолёта, создавая необходимое повышенное давление внутри хвостовой балки. На правой стороне хвостовой балки с помощью специальных сопел устанавливается более быстрое движение воздушного потока, чем на левой стороне. Тем самым, вследствие закона Бернулли, давление воздуха на левой стороне будет больше, чем на правой, эта разность давлений приводит к появлению силы, направленной слева направо.

Примечание: на схеме синими стрелками показаны потоки воздуха, проходящие через хвостовую балку, красными — по поверхности хвостовой балки.

На Западе известна как NOTAR, англ. No Tail Rotor — «без хвостового винта». В Советском Союзе эксперименты проводились на вертолёте Ка-26-СС. Серийно вертолёты, использующие такую схему, выпускаются компанией «MD Helicopters».

Данная система является из-за отсутствия рулевого винта самой тихой и безопасной.

Одновинтовые схемы с реактивным принципом вращения лопастей

В этих схемах из-за отсутствия трансмиссии, передающий крутящий момент от силовой установки к несущему винту, не требуется компенсация реактивного момента. Преимуществом таких схем является простая конструкция, а общим недостатком можно считать небольшую скорость при значительном расходе топлива. Для управления по рысканью может использоваться рулевой винт, отклоняемые поверхности либо реактивные устройства.

Опытный вертолёт В-7

Существуют различные варианты этой схемы:

  • с установкой прямоточных воздушно-реактивных двигателей на законцовках лопастей;
  • с соплами на законцовках лопастей и подачей горячего выхлопа на них от расположенного в фюзеляже газотурбинного двигателя («привод горячего цикла»), в этом случае лопасти несущего винта изготавливаются из жаропрочных сплавов;
  • компрессорный привод «холодного цикла»: газотурбинный двигатель в корпусе вертолёта приводит компрессор, а сжатый воздух от него подводится через трубопроводы к соплам на законцовках лопастей;
  • также в ряде экспериментальных вертолетах начала 20-го века роль реактивных двигателей играли пропеллеры, установленные на концах лопастей, например вертолет Кёртиса-Блекера[8].

Самый первый реактивный геликоптер спроектировал и построил немецкий конструктор Добльгоф.[9] Экспериментальные реактивные вертолёты строились также в Польше, в США их разработкой по заказу военных довольно долго занималась фирма «Хьюз». Однако большего успеха добилась американская компания «Hiller», которая выпускала вертолёты YH-32 «Хорнет» и HJ-1 «Колибри» малыми сериями для армии, флота и полиции[10]. В 1956 году в американец российского происхождения Евгений Глухарев поднял в воздух первый реактивный ранцевый вертолёт MEG-1X[11]. В настоящий момент вертолёты с реактивным приводом серийно не производятся.

Основным преимуществом такой схемы является простая и сравнительно лёгкая конструкция, исключающая сложную трансмиссию.Главными недостатками такой компоновки считается:

  • слишком большой расход топлива;
  • шумность;
  • сложность изготовления герметичных втулок;

Для варианта с воздушно-реактивными двигателями к тому же:

  • сложности с безопасным снижением на авторотации;
  • необходимость в дополнительном стартовом устройстве, которое раскручивает несущий винт;
  • большая заметность в тёмное время суток из-за ярких огней двигателей.

Схемы с двумя несущими винтами

Реактивные моменты в таких схемах взаимно компенсируются синхронным разнонаправленным вращением двух винтов. Плоскости вращения винтов могут иметь различные степени перекрытия при количестве лопастей меньше четырёх.

Общим преимуществом таких схем является отсутствие потерь мощности на компенсацию реактивного момента, однако такие схемы обладают комплексной сложностью:

  • необходимостью жесткой синхронизации несущих винтов, как по частоте вращения, так и в органах управления;
  • увеличением массы несущей системы и системы управления;
  • повышенным лобовым сопротивлением несущей системы.

Продольная схема

Продольная схема состоит из двух горизонтальных винтов, расположенных друг за другом и вращающихся в разных направлениях. Задний винт приподнят над передним для уменьшения негативного влияния воздушной струи от переднего винта. Данная схема в основном используется в вертолётах большой грузоподъёмности. Вертолёты с продольной схемой иногда называют «летающими вагонами».[12]

Первопроходцем в создании вертолета, построенного по продольной схеме, стал французский инженер Поль Корню. В 1907 году его аппарат смог оторваться от земли на 20 секунд. При первом испытании аппарат оторвался от земли сначала на 0,3 м (полная масса 260 кг), затем на 1,5 м (полная масса 328 кг)[13].

Дальнейшим развитием данной конструкции занялся американец Франк Пясецки, выпустив в 1945 году для армии США вертолет, который из-за своей формы получил название «летающий банан».

В советском союзе тоже велись работы в этом направлении. В 1952 году под руководством Игоря Александровича Эрлиха[14] после всего лишь 9 месяцев с начала проектирования состоялся первый полет Як-24, превосходивший по тому времени все зарубежные образцы.[15]

Положительными сторонами этой схемы вертолёта являются:

  • большой объём грузового помещения.[16];
  • большой допустимый диапазон эксплуатационных центровок. Возможность использовать почти весь объём грузового пространства без потери в управляемости.

К недостаткам продольной схемы вертолёта относятся:

  • появление значительных вибраций в некоторых режимах полета. Этот эффект особенно сильно проявлялся на ранних моделях вертолётов;
  • некоторое ухудшение коэффициента полезного действия заднего несущего винта. Для решения этой проблемы задний винт расположен выше относительно переднего;
  • неполная компенсация реактивных моментов винтов, которая приводит к появлению паразитной боковой силы;
  • некоторая несимметричность устойчивости и управляемости в путевом отношении;
  • сложная трансмиссия.

Поперечная схема

Самый большой вертолёт в мире Ми-12

Поперечные винты устанавливаются на концах крыльев или специальных опор (ферм) по бокам корпуса вертолёта. К поперечной схеме можно отнести и некоторые конвертопланы в вертолетном режиме, например Bell V-22 Osprey, Bell Eagle Eye.

В 1921 году американский инженер Генри Берлинер вместе с отцом Емилем Берлинером спроектировал вертолет поперечной схемы. Он разместил по бокам самолетного фюзеляжа два небольших, четырёхметровых винта, а на хвосте рулевой пропеллер с вертикальной осью вращения — он должен был «задирать» хвост аппарата, чтобы у винтов появлялась горизонтальная составляющая тяги для движения вертолета вперед. Для управления вертолетом использовались отклоняемые поверхности, типа элеронов, а также наклоняемые оси несущих винтов.[17]Первым успешным вертолетом поперечной схемы стал немецкий Focke-Wulf Fw 61, который в 1937 году поставил ряд рекордов по дальности и скорости. В советском союзе первым вертолетом поперечной схемы стал проект «Омега» 1941 года.[18]

Достоинства:

  • высокий коэффициент полезного действия несущих винтов вследствие отсутствия взаимного влияния воздушных потоков от этих винтов;
  • наиболее выгодная схема с точки зрения устойчивости и управляемости вследствие аэродинамической симметрии.

К недостаткам этой схемы следует отнести:

  • сложную трансмиссию;
  • повышенный вес конструкции;
  • повышенное лобовое сопротивление.

Соосная схема

Соосная схема представляет собой пару винтов, расположенных один над другим на одном валу. Винты вращаются в противоположные стороны, таким образом компенсируются реактивные моменты, возникающие от каждого из винтов.

Первый патент на соосное расположение несущих винтов летательного аппарата был выдан в 1859 году англичанину Генри Брайту.

В начале 1920-х Рауль Петерас-Пескара работал над вертолетом соосной схемы, в котором впервые применил для управления вертолетом автомат перекоса.

Первым полностью управляемым стал вертолет Лабораторный гироплан (англ.), построенный часовщиком Луи Бреге и Рене Дораном в 1936 году [19][20].

Первый полёт вертолета соосной схемы с полностью металлическими лопастями совершил американец Стенли Хиллер в 1944 году. Конструкция оказалась настолько удачной, что сам Хиллер часто демонстрировал его устойчивость, отпуская рычаги управления и высовывая руки из окон.[21]

В Советском Союзе темой соосных вертолетов впервые занялся коллектив Яковлева в 1944 году, чуть позже в 1945 году за работу взялся коллектив энтузиастов под руководством Н. И. Камова. Стоит отметить, что ещё в российской империи первые два прототипа вертолета Игоря Сикорского (создателя первого успешного вертолета классической схемы V-300) были выполнены по соосной схеме[19].

Вертолет Яковлева «Шутка» впервые поднялся в воздух 20 декабря 1947 года[22], а вертолёт Камова Ка-8 — несколько ранее, 12 ноября 1947 года[23]. Однако именно для конструкторского бюро Камова соосная схема стала основной, по сей день вертолёты Камова — единственные в мире вертолёты с соосной схемой, выпускаемые серийно.

Достоинства соосной схемы:

  • минимальные габаритные размеры, так как лопасти соосных винтов короче несущих лопастей вертолётов с рулевым винтом схожего класса. Требуется минимальная по сравнению с другими схемами взлетно-посадочная площадка;
  • компактность трансмиссии. Практически вся трансмиссия расположена вдоль одного вала;
  • сравнительная простота управления. Все органы управления расположены рядом с трансмиссией, причём при совершении манёвров не затрачивается дополнительная мощность от двигателей;
  • лучшая устойчивость при прямолинейном движении на большой скорости вследствие уменьшения вибраций;
  • меньшее число критически уязвимых узлов, таких как хвостовая балка и рулевой винт одновинтовых вертолетов;
  • большая по сравнению с традиционной схемой тяговооружённость минимум на 20 % на режиме висения. Нет потери мощности на рулевой винт, к тому же нижний винт работает не полностью в воздушном потоке верхнего винта, а подсасывает дополнительный воздух;
  • аэродинамическая симметрия схемы. Аппарат соосной схемы может совершать полет в любом направлении практически с одинаковой эффективностью;
  • уменьшение вибраций, чему способствуют меньшие размеры несущих винтов;
  • безопасность для обслуживающего персонала. Отсутствие хвостового винта уменьшает вероятность травм.

Недостатки:

  • ухудшение коэффициента полезного действия несущих винтов из-за их взаимного влияния в различных режимах полёта по сравнению с продольной и поперечной схемами;
  • сложность производства, ремонта и обслуживания;
  • сравнительно большая высота вертолёта вследствие большого расстояния между винтами, это в свою очередь увеличивает аэродинамическое сопротивление, которое отрицательно сказывается на максимальной горизонтальной скорости;
  • вероятность перехлеста лопастей на критических режимах полета. Перехлест может наступать приблизительно в таких же режимах полёта, что и у несущего винта с хвостовой балкой классической схемы;
  • немного бо`льшая скорость планирования на режиме авторотации, то есть самовращения несущих винтов под действием набегающего воздушного потока;
  • более трудное обеспечение путевой устойчивости из-за присущего схеме короткого фюзеляжа, поэтому большинство соосных вертолетов имеет развитое вертикальное оперение.[24]

Перекрещивающиеся лопасти

Несущие винты расположены по бокам фюзеляжа со значительным перекрытием, а их оси наклонены наружу под углом друг к другу, исключая таким образом возможность перехлёста. Фактически такая схема является частным случаем поперечной схемы с максимально возможным перекрытием несущих винтов, в то же время обладает свойствами соосной схемы. Из-за наклона винтов реактивные моменты уравновешиваются только относительно вертикальной оси, а их проекции относительно поперечной оси складываются, образуя момент тангажа.[25]

В настоящий момент единственным серийным производителем подобных вертолётов является американская компания Kaman Aircraft. Отличительной особенностью данной фирмы являются использование в системе управления вертолётом сервозакрылок, установленных на лопастях, принцип действия которых схож с элероном самолёта.

Достоинства:

  • минимальные габаритные размеры;
  • простая и лёгкая трансмиссия;
  • малый относительный вес конструкции;
  • симметричность в отношении аэродинамики.

Недостатки:

  • ухудшение коэффициента полезного действия несущих винтов вследствие взаимного влияния их друг на друга;
  • возникновение продольного момента, усложняющего балансировку вертолета.

Многовинтовая схема

В основном вертолёты данной конструкции используют четыре винта, одна пара из которых расположены в продольной схеме, а другая — в поперечной, хотя встречаются конструкции как с тремя несущими винтами (Ми-32, Cierva Air Horse (англ.)русск.), так и с большим числом винтов (Мультикоптер (англ.)русск.).Отличается большим весом, но вместе с тем простотой управления, так как такая схема не требует автомата перекоса, а направление полёта задаётся регулированием мощности на каждом из винтов в отдельности.В настоящий момент пользуется все большей популярностью в радиоуправляемых вертолетах.Схема изначально была представлена в прототипах начала двадцатого века на заре авиации.К вертолетам такой схемы можно отнести квадрокоптер Георгия Ботезата, бывшего профессора Петроградского технологического института, эмигрировавшего в Америку; вертолёт Этьена Эмишена, который помимо 4 несущих винтов имел 6 небольших пропеллеров для поддержания равновесия и 2 винта для горизонтального полета[26]К многовинтовой схеме можно отнести и некоторые конвертопланы, например Curtiss-Wright X-19, Bell X-22, Bell Boeing Quad TiltRotor(проект).

Примечания

Литература

  1. Конструкция вертолетов: Учебник для авиационных техникумов / Ю. С. Богданов, Р. А. Михеев, Д. Д. Скулков. — М.: Машиностроение, 1990. — 272 с.: ил. — ISBN 5-217-01047-9; ББК 39,57я723 Б73; УДК 629.735.45.0
  2. Аэродинамический расчет вертолетов / Академик Б. Н. Юрьев. — М.: Государственное издательство оборонной промышленности, 1956. — 272 с.: ил.
  3. Винтовые летательные аппараты / Камов Н.И.. — М.: Оборонгиз, 1948.

Ссылки

dic.academic.ru

строение, недостатки и преимущества вертолетов

 

Для того чтобы вертолет обладал высокими летно-техническими характеристиками и был эффективным транспортным средством, удобным в эксплуатации, он должен отвечать ряду требований. Эти требования можно разделить на общие для всех летательных аппаратов (ЛА) и специальные, зависящие от целевого назначения и особенностей боевого применения.

Посмотреть все вертолеты

К общим требованиям относятся:

  • —   получение назначенных летно-технических данных, достаточных характеристик устойчивости и управляемости при наименьших энергетических затратах;
  • —   достаточная (но не избыточная) прочность и жесткость конструкции, обеспечивающие восприятие эксплуатационных нагрузок без остаточных деформаций и отсутствие опасных колебаний;
  • —   высокая боевая живучесть, т. е. способность ЛА продолжать выполнение задания после воздействия на него поражающих средств противника;
  • —   надежность конструкции, которая зависит от ее совершенства, качества изготовления, условий эксплуатации;
  • —   технологичность конструкции, т. е. возможность широкой механизации и автоматизации производственных процессов, использования высокопроизводительных процессов (штамповки, прокатки, сварки и т. п.), высокая степень стандартизации деталей и узлов;
  • —   минимальная масса конструкции, что обеспечивается рациональным выбором материалов, силовых схем, а также уточнением действующих нагрузок;
  • —   удобство эксплуатации, обеспечиваемое достаточным количеством эксплуатационных разъемов, люков для осмотра и выполнения работ на технике, минимальным числом узлов и систем, требующих регулировки, применением эффективных средств контроля;
  • —   ремонтопригодность, т. е. возможность быстрого и дешевого восстановления поврежденных частей, что обеспечивается взаимозаменяемостью основных частей и элементов, широким использованием модульных конструкций;
  • —   безопасность полета, обеспечиваемая надежностью техники, хорошими аэродинамическими характеристиками, применением специальной автоматики, облегчающей пилотирование, сигнализацией о приближении к опасным режимам полета.

Многие из этих требований противоречивы. В ходе проектирования вертолетов происходит преодоление этих противоречий путем принятия компромиссных решений или разработки принципиально новых конструкций.

В связи с усложнением авиационной техники и повышением требований к уровню безопасности полетов существенно возросла важность эргономических требований к JTA. Эргономические требования сводятся к приспособленности ЛА, его кабины, командных рычагов управления, приборного и другого оборудования к физиологическим и психологическим возможностям человека для наиболее эффективного использования возможностей как ЛА, так и летчика. В этом отношении весьма важно правильное распределение функций между автоматикой JIA и летчиком.

Эргономические требования включают гигиенические, антропометрические, физиологические и психофизиологические требования к Л А. Гигиенические требования сводятся к соблюдению норм микроклимата и ограничению воздействия вредных факторов внешней среды на человека (шума, вибраций, температуры и т. д.). Антропометрические требования определяют размеры кабины, командных рычагов управления, их расположение в соответствии с ростом человека, длиной его конечностей и т. д. Физиологические требования задают величины управляющих усилий в соответствии с возможностями человеческого организма. Психофизиологические требования характеризуют приспособленность ЛА, приборного оборудования к особенностям органов чувств человека.

Кроме перечисленных выше общих требований к вертолетам предъявляются специальные требования, отражающие специфику их конструкции, режимов полета, способов создания подъемной силы, управления и так далее.

К специальным требованиям относятся:

  • —   обеспечение вертикального взлета и посадки, висения на заданной высоте;
  • —   обеспечение безопасной посадки на режиме самовращения несущего винта (НВ) при отказе силовой установки;
  • —   допустимый уровень вибраций.

При разработке военного вертолета к нему предъявляются специальные требования, определяемые его назначением и условиями боевого применения, так называемые тактико-технические требования (ТТТ). Они задают летно-технические характеристики, необходимые для эффективного выполнения поставленных боевых задач: максимальную скорость, дальность полета, потолок, полезную нагрузку, состав экипажа, необходимое оборудование и вооружение. ТТТ разрабатываются с учетом современного уровня развития науки- и- техники и ближайших перспектив их развития.

Классификация вертолетов по конструктивным признакам

Вертолетом называют ЛА, у которого подъемная сила и тяга для поступательного полета создаются лопастями одного или нескольких вращающихся НВ. В отличие от крыла самолета лопа- ети НВ обтекаются набегающим потоком не только при поступательном полете, но и при работе на месте. Это обеспечивает вертолету возможность висеть неподвижно, взлетать и садиться вертикально.

В ходе зарождения и развития вертолетов было опробовано большое число различных схем, от простейших до сложных комбинированных ЛА. В результате были отброшены неудачные и выявились жизнеспособные схемы вертолетов, используемые в настоящее время.

Основным критерием различия этих схем принято считать количество и расположение несущих винтов. По числу НВ вертолеты могут быть одновинтовыми, двухвинтовыми и многовинтовыми. Современные вертолеты строятся только по одновинтовой и двухвинтовой схемам.

Одновинтовая схема отличается сравнительно малой массой, наибольшей простотой конструкции и системы управления. Однако для уравновешивания реактивного момента НВ такого вертолета необходим рулевой винт, потребляющий до 10% мощности силовой установки. Он устанавливается на длинной балке, увеличивающей габариты и массу вертолета, создает опасность для обслуживающего персонала.

Недостатком одновинтового вертолета является также узкий диапазон допустимых центровок, поскольку его балансировка возможна при условии, что центр масс расположен вблизи оси вала НВ.

НВ двухвинтовых вертолетов вращаются в противоположных направлениях, поэтому их реактивные моменты уравновешивают друг друга без дополнительных затрат мощности.

Вертолеты продольной схемы наиболее распространены среди двухвинтовых вертолетов благодаря ряду преимуществ:

  • —   большой удобный фюзеляж;
  • —   сравнительно широкий диапазон допустимых центровок благодаря возможности перераспределения тяги между НВ;
  • —   хорошая продольная устойчивость и управляемость.

Продольная схема, однако, имеет ряд серьезных недостатков:

  • —   сложная и длинная трансмиссия для передачи мощности к винтам и синхронизации их вращения в целях исключения столкновения лопастей;
  • —   повышенный уровень вибраций;
  • —   сложная система управления;
  • —   отрицательное влияние переднего НВ на работу заднего, приводящее к значительным потерям мощности и усложнению конструкции редукторов и техники посадки на режиме самовращения НВ; для снижения вредного влияния задний НВ располагается выше переднего.

Двухвинтовые вертолеты поперечной схемы имеют ряд положительных качеств:

  • —   удобный обтекаемый фюзеляж самолетного типа;
  • —   удобство погрузки и выгрузки кабины;
  • —   благоприятное взаимное влияние несущих винтов.

Серьезным недостатком поперечной схемы является необходимость специальной конструкции для размещения винтов, которая имеет большие лобовое сопротивление и массу. Для снижения лобового сопротивления эта конструкция может быть выполнена в виде крыла.

К недостаткам поперечной схемы следует также отнести узкий диапазон центровок и необходимость длинной трансмиссии для синхронизации НВ, трудности обеспечения устойчивости и управляемости.

Двухвинтовые вертолеты соосной схемы обладают наименьшими габаритами. НВ вертолета соосной схемы расположены один над другим и не требуют синхронизации вращения, что значительно упрощает и облегчает трансмиссию. Аэродинамическая симметрия схемы упрощает пилотирование и прицеливание.

Однако соосной схеме присущи определенные недостатки:

  • —   сложная система управления;
  • —   недостаточная путевая устойчивость;
  • —   значительные вибрации;
  • —   опасность столкновения лопастей НВ, вращающихся в противоположных направлениях;
  • —   сложность посадки на режиме самовращения НВ.

Советским конструкторам удалось справиться с трудностями доводки опытных вертолетов такой схемы, и они выпускаются серийно.

У двухвинтового вертолета с перекрещивающимися винтами оси НВ расположены по бокам фюзеляжа и наклонены наружу. Ввиду потерь мощности, связанных с наклоном НВ, и очень сложной системой управления такая схема не получила широкого распространения.

Скорость полета вертолетов любых схем ограничена условиями обтекания НВ. При увеличении скорости полета концевые участки лопастей испытывают влияние сжимаемости воздуха и попадают в режим срыва потока, что приводит к сильным вибрациям и резкому увеличению потребляемой мощности. Поэтому максимальная скорость горизонтального полета обычных вертолетов не превышает 320—340 км/ч.

Для дальнейшего увеличения скорости полета необходимо разгрузить НВ. С этой целью на вертолет устанавливается крыло.

Дополнительная тяга в направлении полета вертолета может создаваться воздушным винтом (тянущим или толкающим) или турбореактивным двигателем. Скорость таких комбинированных ЛА может достигать 500 км/ч и выше. Несмотря на сложность конструкции, вертолеты комбинированной схемы являются перспективными.

В настоящее время наибольшее распространение у нас в стране и во всем мире получили вертолеты, выполненные по одновинтовой схеме с рулевым винтом.

 

Основные части вертолета, их назначение и компоновка

В процессе развития вертолетостроения сложился вполне определенный облик современного вертолета.

Основной частью вертолета является фюзеляж, предназначенный для размещения грузов, экипажа, оборудования, топлива и т. п. Кроме того, он является силовой базой, к которой крепятся все остальные части вертолета и передаются нагрузки от них. Фюзеляж представляет собой тонкостенную подкрепленную конструкцию. Центральная часть фюзеляжа обычно является грузовой кабиной, носовая — кабиной экипажа.

Хвостовая 8 и концевая 6 балки являются продолжением фюзеляжа и предназначены для размещения рулевого винта и оперения вертолета.

На потолочной панели центральной части фюзеляжа устанавливаются двигатели 1 (обычно два газотурбинных двигателя), выходные валы которых соединяются с главным редуктором.

Главный редуктор распределяет мощность, поступающую от двигателей, между агрегатами вертолета. Основным потребителем мощности двигателей является НВ, установленный на валу главного редуктора. Он предназначен для создания силы тяги, необходимой для полета вертолета, а также для продольного и поперечного управления.

Основными частями НВ являются: втулка 2 и прикрепленные к ней лопасти 3, непосредственно создающие подъемную силу.

При вращении НВ на вертолет действует реактивный момент, стремящийся развернуть его в противоположном направлении. Для уравновешивания этого момента служит рулевой винт 5. Его привод осуществляется от главного редуктора через систему валов и редукторов. Кроме того, рулевой винт используется для путевого управления вертолетом.

Шасси обеспечивает обирание вертолета при стоянке и передвижении по поверхности земли, а также снижение нагрузок при посадке.

Наибольшее распространение получила трех-опорная схема шасси с носовым колесом: основные опоры 9 располагаются позади центра масс вертолета, передняя 12—под носовой частью фюзеляжа. На скоростных вертолетах шасси может убираться в полете.

Оперение предназначено для повышения устойчивости вертолета. Оно состоит из стабилизатора 7 и киля, роль которого играет обычно специально спрофилированная концевая балка.

Компоновка двухвинтового вертолета соосной схемы отличается компактностью ввиду меньшего диаметра винтов и отсутствия рулевого винта с хвостовой и концевой балками. Однако соосное расположение НВ увеличивает высоту вертолета, а недостаточная путевая устойчивость требует установки достаточно мощного вертикального оперения.

avia.pro

68. Вертолет. Конструктивные схемы вертолетов. Охарактеризовать.

Система управления вертолетом подразделяется на системы управления несущим винтом, рулевым винтом и двигателем. Управление несущим винтом осуществляется при помощи автомата перекоса ручкой управления, расположенной перед сидением пилота, и рычагом «шаг-газ», который находится слева от его сидения. При помощи ручки управления изменяют наклон тяги несущего винта, а при помощи рычага общего шага – значение тяги.

Управление рулевым винтом (путевое управление) производится при помощи педалей ножного управления, которые позволяют изменять угол установки лопастей рулевого винта, что приводит к изменению значения его тяги. В прямолинейном полете момент тяги рулевого винта относительно центра тяжести вертолета равен реактивному моменту несущего винта. Для того чтобы развернуть в полете, например, вправо, необходимо отклонить правую педаль вперед, при этом нарушается равенство моментов и вертолет развернется вправо. При отклонении вперед левой педали вертолет разворачивается соответственно влево.

У вертолетов сосной схемы путевое управление достигается дифференциальным изменением углов установки лопастей верхнего и нижнего винтов. Возникающая при этом на несущих винтах разность крутящих моментов вызывает поворот вертолета в требуемую сторону. Часто для улучшения путевого управления вертолет сосной схемы снабжают рулями направления, действие которых подобно действию аналогичных рулей на самолете.

У вертолетов двухвинтовой продольной схемы продольно- поперечное управление осуществляется с помощью наклона колец автоматов перекосов и дополняется дифференциальным изменением общего шага несущих винтов. Путевое управление производится путем дифференциального отклонения автоматов перекосов в разные стороны. В системах управления вертолетов широкое распространение нашли гидроусилители, так как только они практически позволяют получить приемлемые усилия на ручках управления.

69. Авиационные силовые установки. Требования предъявляемые к ним.

Авиационная силовая установка предназначена для создания необходимой в полете тяги. У вертолетов силовая установка, помимо горизонтальной тяги, создает еще и подъемную силу.

Силовая установка самолета и вертолета включает в себя: авиационный двигатель – источник энергии, воздушные винты, системы крепления двигателя, капотирования двигателя, всасывания и выпуска, топливную, масляную, пусковую, охлаждения двигателя и его агрегатов, противообледенительную, противопожарную.

По способу создания тяги авиационные двигатели подразделяются на три группы: винтовые, реактивные и с комбинированной тягой.

К винтовым двигателям относятся поршневые двигатели, работающие совместно с воздушным винтом. В поршневом двигателе химическая энергия топлива, сгорающего внутри рабочего цилиндра, преобразуется сначала в тепловую, затем в механическую. Механическая энергия в виде крутящего момента передается валу двигателя и через редуктор на воздушный винт, называемый движителем.

Тяга реактивных двигателей получается за счет прямой реакции струи выхлопных газов. Для пропуска воздуха и продуктов сгорания реактивные двигатели имеют каналы и устройства, называемые в совокупности воздушно-газовым трактом. Благодаря разности сил давления, действующие на внутренние и наружные поверхности воздушно-газового тракта, двигатель отталкивается от газов, отбрасывая их назад в виде струй. В данном случае воздушно-газовый тракт является движителем.

Реактивные двигатели делятся на воздушно-реактивные и ракетные. Воздушно-реактивные двигатели работают на топливе, для сжигания которого используется кислород атмосферного воздуха. На больших высотах, где кислорода недостаточно, они работать не могут. Для полетов на больших высотах используются ракетные двигатели, которые в атмосферном воздухе не нуждаются. Оба компонента – топливо и окислитель – берутся на борт летательного аппарата. Эти двигатели могут работать и в безвоздушном пространстве. На самолеты гражданской авиации они не устанавливаются.

Воздушно-реактивные двигатели разделяются на компрессорные, в которых воздух, поступающий в камеру сгорания, сжимается компрессором, и на бескомпрессорные, в которых воздух сжимается только вследствие скоростного напора воздушного потока.

Как и ракетные, бескомпрессорные воздушно-реактивные двигатели в гражданской авиации не применяются.

Двигатели с комбинированной тягой подразделяются на турбовинтовые и двухконтурные. Тяга турбовинтовых двигателей складывается из тяги, создаваемой воздушным винтом, и за счет реакции струи выхлопных газов.

Сила тяги двухконтурных двигателей из тяги реакции струи выхлопных газов, вытекающих из внутреннего контура, и тяги реакции воздушной струи, выбрасываемой из наружного контура.

В настоящее время на самолетах гражданской авиации устанавливаются турбовинтовые, двухконтурные и компрессорные воздушно-реактивные двигатели, объединенные общим названием – газотурбинные авиационные двигатели.

Далее рассмотрим принципы работы газотурбинных авиационных двигателей и сравним их характеристики.

studfiles.net

Схемы вертолётов — WiKi

Реактивный момент, действующий на корпус вертолёта, и его компенсация

Схема вертолёта описывает количество несущих винтов вертолёта, а также тип устройств, используемых для управления вертолётом.

Усилие для раскручивания несущего винта может передаваться от двигательной установки через осевой вал. В этом случае по третьему закону Ньютона возникает реактивный момент, закручивающий корпус вертолёта в противоположную от вращения несущего винта сторону (на земле такому вращению препятствует шасси аппарата).

Существует ряд основных конструктивных схем компенсации реактивного момента и управления вертолёта с использованием как единственного, так и нескольких несущих винтов.

В случаях, когда раскручивание несущего винта осуществляется либо набегающим потоком воздуха (автожиры, вертолёты в режиме полёта на авторотации), либо с помощью реактивных струй, расположенных на концах лопастей (реактивный вертолёт), реактивный момент не возникает, и соответственно, необходимость в его компенсации отсутствует.

Одновинтовые схемы с рулевым устройством

В таких схемах для компенсации реактивного момента используются устройства, создающие тягу, которая закручивает вертолёт в противоположном реактивному моменту направлении. Преимуществом таких схем является их относительная простота, однако при этом происходит отбор мощности силовой установки вертолёта.

Вертолёты одновинтовой схемы с рулевым винтом

В данной схеме винт небольшого диаметра располагается на хвостовой балке вертолёта на некотором расстоянии от оси несущего винта. Создавая тягу в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси вертолёта, рулевой винт компенсирует реактивный момент. Изменяя тягу рулевого винта, можно управлять поворотом вертолёта относительно вертикальной оси. Большинство современных вертолётов выполнено по одновинтовой схеме.[1]

Впервые её запатентовал на своем летательном аппарате Борис Юрьев вместе с автоматом перекоса в 1912 году[2]. Однако первую подобную модель предложил в 1874 году немецкий конструктор Аченбах.[3]

Первый успешный вертолёт VS-300 с рулевым винтом построил Игорь Сикорский, вертолёт поднялся в воздух 13 мая 1940 года. Успех данного вертолёта заключается в том, что на основе этой модели для американской армии серийно выпускался вертолёт R-4.

Неоспоримым преимуществом данной схемы является простота конструкции и системы управления, что приводит к уменьшению затрат на производство, ремонт и обслуживание.Кроме того, выпускают вертолёты, например Ми-28, с так называемым Х-образным, четырёхлопастным рулевым винтом, лопасти которого имеют различные взаимные углы установки на втулке (наподобие буквы X). Винт такого типа обладает преимуществами перед обычным (с равномерным азимутальным распределением лопастей) по уровню шума и уменьшению неблагоприятного воздействия на лопасти концевых вихревых шнуров, генерируемых соседними лопастями.

Недостатки данной схемы:

  • рулевой винт отбирает часть мощности двигателя (до 10 %) и вместе с тем не даёт ни подъёмной силы, ни тяги, направленной вперёд;
  • воздушный поток от несущего винта ухудшает характеристики рулевого винта, вследствие этого рулевой винт стараются размещать как можно выше на хвостовой балке;
  • рулевой винт является весьма уязвимым при полетах вблизи земли;
  • рулевой винт, так же как и несущий, может попадать в опасный режим вихревого кольца, что ограничивает возможности маневрирования;
  • узкий диапазон возможных центровок.

Вертолёты с рулевым винтом в кольце, фенестрон

В современном вертолётостроении иногда применяют многолопастный рулевой винт в кольцевом канале киля — фенестрон (от лат. fenestra — окно). Диаметр фенестрона в два с лишним раза меньше, чем диаметр обычного рулевого винта.Впервые применён на лёгких вертолётах французской фирмы «Аэроспасьяль». Используется в конструкциях лёгких и средних вертолётов[4]

Такая конструкция имеет несколько существенных преимуществ:

  • уменьшается вредное сопротивление вертолёта;
  • предотвращаются задевание вращающимися лопастями рулевого винта за наземные предметы при маневрировании на предельно малых высотах, а также травмирование людей при работе вертолёта на земле;
  • эффективность выше, чем у открытого рулевого винта при одинаковых диаметрах.

Недостатками являются:

  • значительное увеличение толщины и массы киля, делающей установку фенестрона на тяжёлые вертолёты нецелесообразной;
  • высокочастотный шум;
  • нелинейности в характеристиках путевого манёвра.

Винтокрыл

В этой схеме используются винты, расположенные на крыльях или фермах летательного аппарата — винтокрыла. Причём тяга обоих винтов направлена вперёд, а для компенсации реактивного момента в режиме висения один из винтов обеспечивает бо́льшую тягу, чем другой. В режиме полёта эти винты используются как тянущие, что увеличивает скорость винтокрыла, при этом несущий винт переходит в режим авторотации. Первый аппарат с таким принципом компенсации реактивного момента предложил и запатентовал Б. Н. Юрьев в 1910 году[5]. Примером такой модели в настоящее время может служить Eurocopter X3.

Преимуществом винтокрыла можно считать высокие скорости полёта, недостижимые для классической схемы в силу особенностей аэродинамики. Так, например, винтокрыл «Ротодайн» фирмы «Фейри» в 1959 году достиг скорости в 307,22 км/ч,[6], а Eurocopter X3 в 2010 году — 430 км/ч.

Недостатком такой системы является потеря бóльшей мощности на компенсацию реактивного момента в режиме зависания по сравнению с рулевым винтом.

Однако не все винтокрылы используют данный способ компенсации. Например, винтокрыл Ка-22 использовал для противодействия реактивному моменту пару поперечных винтов, а Ротодайн — реактивное вращение лопастей.

Струйная система управления, NOTAR

  Принцип работы схемы NOTAR Основная статья: NOTAR

Для компенсации реактивного момента используется система управления пограничным слоем на хвостовой балке, применяющая эффект Коанда, вместе с реактивным соплом на конце балки, или же только реактивное сопло.

Управляющая сила эффекта Коанды возникает по той же причине, по какой возникает подъёмная сила крыла — из-за несимметричного обтекания профиля хвостовой балки нисходящим воздушным потоком, образованным несущим винтом. Вентилятор, расположенный у основания хвостовой балки засасывает воздух из отверстий, расположенных вверху корпуса вертолёта, создавая необходимое повышенное давление внутри хвостовой балки. На правой стороне хвостовой балки с помощью специальных сопел устанавливается более быстрое движение воздушного потока, чем на левой стороне. Тем самым, вследствие закона Бернулли, давление воздуха на левой стороне будет больше, чем на правой, эта разность давлений приводит к появлению силы, направленной слева направо.

Примечание: на схеме синими стрелками показаны потоки воздуха, проходящие через хвостовую балку, красными — по поверхности хвостовой балки.

На Западе известна как NOTAR, англ. No Tail Rotor — «без хвостового винта». В Советском Союзе эксперименты проводились на вертолёте Ка-26-СС. Серийно вертолёты, использующие такую схему, выпускаются компанией «MD Helicopters».

Данная система является из-за отсутствия рулевого винта самой тихой и безопасной.

Одновинтовые схемы с реактивным принципом вращения лопастей

В этих схемах из-за отсутствия трансмиссии, передающий крутящий момент от силовой установки к несущему винту, не требуется компенсация реактивного момента. Преимуществом таких схем является простая конструкция, а общим недостатком можно считать небольшую скорость при значительном расходе топлива. Для управления по рысканью может использоваться рулевой винт, отклоняемые поверхности либо реактивные устройства.

  Опытный вертолёт В-7

Существуют различные варианты этой схемы:

  • с установкой прямоточных воздушно-реактивных двигателей на законцовках лопастей;
  • с соплами на законцовках лопастей и подачей горячего выхлопа на них от расположенного в фюзеляже газотурбинного двигателя («привод горячего цикла»), в этом случае лопасти несущего винта изготавливаются из жаропрочных сплавов;
  • компрессорный привод «холодного цикла»: газотурбинный двигатель в корпусе вертолёта приводит компрессор, а сжатый воздух от него подводится через трубопроводы к соплам на законцовках лопастей;
  • также в ряде экспериментальных вертолётах начала XX века роль реактивных двигателей играли пропеллеры, установленные на концах лопастей, например вертолёт Кёртиса-Блекера[7].

Самый первый реактивный вертолёт спроектировал и построил немецкий конструктор Добльгоф.[8] Экспериментальные реактивные вертолёты строились также в Польше, в США их разработкой по заказу военных довольно долго занималась фирма «Хьюз». Однако большего успеха добилась американская компания «Hiller», которая выпускала вертолёты YH-32 «Хорнет» и HJ-1 «Колибри» малыми сериями для армии, флота и полиции[9]. В 1956 году в американец российского происхождения Евгений Глухарев поднял в воздух первый реактивный ранцевый вертолёт MEG-1X[10]. В настоящий момент вертолёты с реактивным приводом серийно не производятся.

Основным преимуществом такой схемы является простая и сравнительно лёгкая конструкция, исключающая сложную трансмиссию.Главными недостатками такой компоновки считается:

  • слишком большой расход топлива;
  • шумность;
  • сложность изготовления герметичных втулок;

Для варианта с воздушно-реактивными двигателями к тому же:

  • сложности с безопасным снижением на авторотации;
  • необходимость в дополнительном стартовом устройстве, которое раскручивает несущий винт;
  • большая заметность в тёмное время суток из-за ярких огней двигателей.
  • огонь, вырывающийся из сопел(«привод горячего цикла») ослепляет пилота, особенно в ночное время.

Схемы с двумя несущими винтами

Реактивные моменты в таких схемах взаимно компенсируются синхронным разнонаправленным вращением двух винтов. Плоскости вращения винтов могут иметь различные степени перекрытия при количестве лопастей меньше четырёх.

Общим преимуществом таких схем является отсутствие потерь мощности на компенсацию реактивного момента, однако такие схемы обладают комплексной сложностью:

  • необходимостью жесткой синхронизации несущих винтов, как по частоте вращения, так и в органах управления;
  • увеличением массы несущей системы и системы управления;
  • повышенным лобовым сопротивлением несущей системы.

Продольная схема

Продольная схема состоит из двух горизонтальных винтов, расположенных друг за другом и вращающихся в разных направлениях. Задний винт приподнят над передним для уменьшения негативного влияния воздушной струи от переднего винта. Данная схема в основном используется в вертолётах большой грузоподъёмности. Вертолёты с продольной схемой иногда называют «летающими вагонами».[11]

Первопроходцем в создании вертолёта, построенного по продольной схеме, стал французский инженер Поль Корню. В 1907 году его аппарат смог оторваться от земли на 20 секунд. При первом испытании аппарат оторвался от земли сначала на 0,3 м (полная масса 260 кг), затем на 1,5 м (полная масса 328 кг)[12].

Дальнейшим развитием данной конструкции занялся американец Франк Пясецки, выпустив в 1945 году для армии США вертолёт, который из-за своей формы получил название «летающий банан».

В Советском Союзе тоже велись работы в этом направлении. В 1952 году под руководством Игоря Александровича Эрлиха[13] после всего лишь 9 месяцев с начала проектирования состоялся первый полёт Як-24, превосходивший по тому времени все зарубежные образцы.[14]

Положительными сторонами этой схемы вертолёта являются:

  • большой объём грузового помещения.[15];
  • большой допустимый диапазон эксплуатационных центровок. Возможность использовать почти весь объём грузового пространства без потери в управляемости.

К недостаткам продольной схемы вертолёта относятся:

  • появление значительных вибраций в некоторых режимах полета. Этот эффект особенно сильно проявлялся на ранних моделях вертолётов;
  • некоторое ухудшение коэффициента полезного действия заднего несущего винта. Для решения этой проблемы задний винт расположен выше относительно переднего;
  • неполная компенсация реактивных моментов винтов, которая приводит к появлению паразитной боковой силы;
  • некоторая несимметричность устойчивости и управляемости в путевом отношении;
  • сложная трансмиссия.

Поперечная схема

  Самый большой вертолёт в мире Ми-12

Поперечные винты устанавливаются на концах крыльев или специальных опор (ферм) по бокам корпуса вертолёта. К поперечной схеме можно отнести и некоторые конвертопланы в вертолётном режиме, например Bell V-22 Osprey, Bell Eagle Eye.

В 1921 году американский инженер Генри Берлинер вместе с отцом Эмилем Берлинером спроектировал вертолёт поперечной схемы. Он разместил по бокам самолетного фюзеляжа два небольших, четырёхметровых винта, а на хвосте рулевой пропеллер с вертикальной осью вращения — он должен был «задирать» хвост аппарата, чтобы у винтов появлялась горизонтальная составляющая тяги для движения вертолёта вперёд. Для управления вертолётом использовались отклоняемые поверхности, типа элеронов, а также наклоняемые оси несущих винтов.[16]Первым успешным вертолётом поперечной схемы стал немецкий Focke-Wulf Fw 61, который в 1937 году поставил ряд рекордов по дальности и скорости. В Советском Союзе первым вертолётом поперечной схемы стал проект «Омега» 1941 года.

Достоинства:

  • высокий коэффициент полезного действия несущих винтов вследствие отсутствия взаимного влияния воздушных потоков от этих винтов;
  • наиболее выгодная схема с точки зрения устойчивости и управляемости вследствие аэродинамической симметрии.

К недостаткам этой схемы следует отнести:

  • сложную трансмиссию;
  • повышенный вес конструкции;
  • повышенное лобовое сопротивление.

Соосная схема

Соосная схема представляет собой пару винтов, расположенных один над другим на соосных валах, вращающихся в противоположные стороны, благодаря чему компенсируются реактивные моменты, возникающие от каждого из винтов.

Первый патент на соосное расположение несущих винтов летательного аппарата был выдан в 1859 году англичанину Генри Брайту.Первым полностью управляемым стал вертолёт Лабораторный гироплан (англ.), построенный Луи Шарлем Бреге и Рене Дораном в 1936 году.Первый полёт вертолёта соосной схемы с полностью металлическими лопастями совершил американец Стенли Хиллер в 1944 году; конструкция оказалась настолько удачной, что сам Хиллер часто демонстрировал его устойчивость, отпуская рычаги управления и высовывая руки из окон[17].

В Советском Союзе темой соосных вертолётов впервые занялся коллектив Яковлева в 1944 году, чуть позже в 1945 году за работу взялся коллектив энтузиастов под руководством Н. И. Камова (стоит отметить, что ещё в российской империи первые два прототипа вертолёта Игоря Сикорского (создателя первого успешного вертолёта классической схемы V-300) были выполнены по соосной схеме[18]). Вертолёт Яковлева «Шутка» впервые поднялся в воздух 20 декабря 1947 года[19], а вертолёт Камова Ка-8 — несколько ранее, 12 ноября 1947 года[20]. Однако именно для конструкторского бюро Камова соосная схема стала основной, по сей день вертолёты Камова — единственные в мире вертолёты с соосной схемой, выпускаемые серийно.

Достоинства соосной схемы:

  • минимальные габаритные размеры, так как лопасти соосных винтов короче несущих лопастей вертолётов с рулевым винтом схожего класса. Требуется минимальная по сравнению с другими схемами взлётно-посадочная площадка;
  • компактность трансмиссии. Практически вся трансмиссия расположена вдоль одного вала;
  • сравнительная простота управления. Все органы управления расположены рядом с трансмиссией, причём при совершении манёвров не затрачивается дополнительная мощность от двигателей;
  • лучшая устойчивость при прямолинейном движении на большой скорости вследствие уменьшения вибраций;
  • меньшее число критически уязвимых узлов, таких как хвостовая балка и рулевой винт одновинтовых вертолётов;
  • бо́льшая по сравнению с традиционной схемой тяговооружённость — минимум на 20 % на режиме висения. Нет потери мощности на рулевой винт, к тому же нижний винт работает не полностью в воздушном потоке верхнего винта, а подсасывает дополнительный воздух;
  • аэродинамическая симметрия схемы. Аппарат соосной схемы может совершать полёт в любом направлении практически с одинаковой эффективностью;
  • уменьшение вибраций, чему способствуют меньшие размеры несущих винтов;
  • безопасность для обслуживающего персонала. Отсутствие хвостового винта уменьшает вероятность травм.

Недостатки:

  • ухудшение коэффициента полезного действия несущих винтов из-за их взаимного влияния в различных режимах полёта по сравнению с продольной и поперечной схемами;
  • сложность производства, ремонта и обслуживания;
  • сравнительно большая высота вертолёта вследствие большого расстояния между винтами, это в свою очередь увеличивает аэродинамическое сопротивление, которое отрицательно сказывается на максимальной горизонтальной скорости;
  • вероятность перехлеста лопастей на критических режимах полета. Перехлест может наступать приблизительно в таких же режимах полёта, что и у несущего винта с хвостовой балкой классической схемы;
  • несколько бо́льшая скорость планирования на режиме авторотации, то есть самовращения несущих винтов под действием набегающего воздушного потока;
  • более трудное обеспечение путевой устойчивости из-за присущего схеме короткого фюзеляжа, поэтому большинство соосных вертолётов имеет развитое вертикальное оперение.[21]

Перекрещивающиеся лопасти

Несущие винты расположены по бокам фюзеляжа со значительным перекрытием, а их оси наклонены наружу под углом друг к другу, исключая таким образом возможность перехлёста. Фактически такая схема является частным случаем поперечной схемы с максимально возможным перекрытием несущих винтов, в то же время обладает свойствами соосной схемы. Из-за наклона винтов реактивные моменты уравновешиваются только относительно вертикальной оси, а их проекции относительно поперечной оси складываются, образуя момент тангажа.[22]

Первые серийные вертолёты этой схемы Флеттнер FI 282 «Колибри» появились в Германии в 1942 году. В настоящий момент единственным серийным производителем подобных вертолётов является американская компания Kaman Aircraft. Отличительной особенностью данной фирмы являются использование в системе управления вертолётом сервозакрылок, установленных на лопастях, принцип действия которых схож с элероном самолёта.

Достоинства:

  • минимальные габаритные размеры;
  • простая и лёгкая трансмиссия;
  • малый относительный вес конструкции;
  • симметричность в отношении аэродинамики.

Недостатки:

  • ухудшение коэффициента полезного действия несущих винтов вследствие взаимного влияния их друг на друга;
  • возникновение продольного момента, усложняющего балансировку вертолёта.

Многовинтовая схема

В основном вертолёты данной конструкции используют четыре винта, одна пара из которых расположены в продольной схеме, а другая — в поперечной, хотя встречаются конструкции как с тремя несущими винтами (Ми-32, Cierva Air Horse (англ.)русск.), так и с большим числом винтов (Мультикоптер (англ.)русск.).Отличается большим весом, но вместе с тем простотой управления, так как такая схема не требует автомата перекоса, а направление полёта задаётся регулированием мощности на каждом из винтов в отдельности.В настоящий момент пользуется все большей популярностью в радиоуправляемых вертолётах.Схема изначально была представлена в прототипах начала двадцатого века на заре авиации.К вертолётам такой схемы можно отнести квадрокоптер Георгия Ботезата, бывшего профессора Петроградского технологического института, эмигрировавшего в Америку; вертолёт Этьена Эмишена, который помимо 4 несущих винтов имел 6 небольших пропеллеров для поддержания равновесия и 2 винта для горизонтального полёта[23]К многовинтовой схеме можно отнести и некоторые конвертопланы, например Curtiss-Wright X-19, Bell X-22, Bell Boeing Quad TiltRotor(проект).

Примечания

Литература

  1. Конструкция вертолётов: Учебник для авиационных техникумов / Ю. С. Богданов, Р. А. Михеев, Д. Д. Скулков. — М.: Машиностроение, 1990. — 272 с.: ил. — ISBN 5-217-01047-9; ББК 39,57я723 Б73; УДК 629.735.45.0.
  2. Аэродинамический расчёт вертолётов / Академик Б. Н. Юрьев. — М.: Государственное издательство оборонной промышленности, 1956. — 272 с.: ил.
  3. Винтовые летательные аппараты / Камов Н. И.. — М.: Оборонгиз, 1948.

Ссылки

ru-wiki.org

Cхемы вертолета » Привет Студент!

Если для большинства типов самолетов установилась монопланная схема, то для вертолетов из большого разнообразия различных схем практика до сих пор не отобрала наиболее рациональную.

Классифицировать схемы вертолетов можно по самым различным признакам, например по виду привода несущего винта, по числу винтов, по их расположению и т. д., однако удобнее всего исходить из метода компенсации реактивного момента несущего винта. По этому признаку можно назвать шесть основных схем: одновинтовая схема с рулевым (хвостовым) винтом; двухвинтовая соосная схема; двухвинтовая продольная схема; двухвинтовая поперечная схема; многовинтовая схема;

схема с реактивными двигателями (или соплами), установленными на лопастях несущего винта.

Одновинтовая схема с рулевым винтом предложена Б. Н. Юрьевым в 1911 г. и в настоящее время имеет наибольшее распространение. Компенсация реактивного момента несущего винта осуществляется тягой, развиваемой винтом меньшего диаметра, установленным на конце хвоста фюзеляжа (рис. 152, а).

Имеются вертолеты, у которых для компенсации реактивного момента вместо хвостового винта используется реактивная тяга отработавших газов двигателей или воздуха, отбираемого от компрессора. Однако две последние схемы не получили широкого распространения главным образом из-за потери управляемости аппаратом во время снижения его с авторотирующим несущим винтом при отказе двигателя, а также из-за значительных потерь мощности двигателя в полете.

У вертолетов соосной схемы (рис. 152, б) два противоположно вращающихся винта, расположенных друг над другом, имеют общую ось вращения. Поскольку геометрические размеры и форма лопастей, углы атаки и число оборотов верхнего и нижнего винтов одинаковы, то реактивные крутящие моменты их взаимно уравновешиваются.

 

Продольно-поперечное управление вертолета соосной схемы осуществляется с помощью автомата перекоса, отклонение которого вызывает одновременный наклон плоскостей вращения обоих несущих винтов. Путевое управление достигается дифференциальным изменением углов установки лопастей верхнего и нижнего винтов. Возникающая при этом на несущих винтах разность крутящих моментов вызывает поворот вертолета в требуемую сторону. Часто для улучшения путевого управления вертолет соосной схемы снабжают рулями поворота, действие которых подобно действию аналогичных рулей на самолете.

У вертолета продольной схемы (рис. 152, в) два несущих винта, установленных на концах фюзеляжа (тандем). В полете винты вращаются с равными скоростями в противоположные стороны, вследствие чего взаимно уравновешиваются их реактивные крутящие моменты. Для избежания при горизонтальном полете вредного влияния переднего винта на задний плоскость вращения последнего располагается выше плоскости вращения переднего винта. Обычно расстояние между осями несущих винтов меньше их диаметров. В таком случае говорят, что винты работают с перекрытием. При перекрытии обязательна синхронизация вращения винтов, исключающая столкновение лопастей. Синхронизация вращения винтов необходима и для взаимного уравновешивания крутящих моментов Mкр. Продольно-поперечное управление вертолетов соосной схемы осуществляется с помощью наклона колец автоматов перекосов. Кроме того, продольное управление обычно дополняется дифференциальным изменением общего шага несущих винтов. Путевое управление осуществляется путем дифференциального отклонения автоматов перекосов в разные стороны.

Вертолеты двухвинтовой поперечной схемы (рис. 152, г) имеют два несущих винта, разнесенные по бокам фюзеляжа. Винты вращаются в разных направлениях с одинаковыми оборотами, за счет чего уравновешиваются реактивные крутящие моменты. У вертолетов поперечной схемы для крепления несущих винтов рационально применять крыло, что значительно улучшает летные характеристики аппарата, так как крыло разгружает несущий винт. Для уменьшения поперечных габаритов вертолета несущие винты иногда устанавливают на фюзеляже очень близко друг к другу. В этом случае лопасти одного винта проходят над втулкой соседнего винта, оси же вращения винтов наклонены во внешние стороны. Такие вертолеты получили наименование двухвинтовых вертолетов поперечной схемы с перекрещивающимися винтами. В этой схеме должна быть обеспечена надежная синхронизация вращения обоих винтов, полностью исключающая возможность столкновения лопастей.

Поступательное перемещение вертолетов поперечной схемы достигается путем циклического изменения шага обоих несущих винтов. Повороты вокруг вертикальной оси производятся наклоном автоматов перекосов в противоположные стороны. Например, для того чтобы произвести правый разворот, плоскость вращения правого винта наклоняется назад, а левого — вперед. Поперечное управление осуществляется дифференциальным изменением общих шагов несущих винтов.

Для вертолетов с большим полетным весом приемлемой может оказаться схема с несколькими несущими винтами — многовинтовая схема. Однако сложность конструкции трансмиссий и управления пока ограничивает возможность создания вертолетов с числом несущих винтов более двух.

У реактивных вертолетов на лопастях несущего винта устанавливают реактивные двигатели или сопла, создающие тягу (рис. 151, д и е). Благодаря этому крутящий момент создается непосредственно на несущем винте и реактивный момент на корпус вертолета почти не передается. Каких-либо устройств для уравновешивания реактивного крутящего момента не требуется, а поэтому реактивные вертолеты строятся по наиболее простой одновинтовой схеме. Отпала также необходимость в установке сложной и громоздкой трансмиссии для передачи мощности на винт. По этим причинам реактивные вертолеты в сравнении с вертолетами с механическим приводом имеют более простую конструкцию, больший полезный объем грузовых и пассажирских кабин. Однако на пути создания реактивных вертолетов стоят такие трудности:

сложность создания реактивных двигателей, удовлетворительно работающих в поле больших центробежных сил; большой расход топлива;

при установке двигателей на лопастях ухудшаются аэродинамические характеристики несущего винта, что особенно сказывается на режиме авторотации;

сложность конструкции втулки и лопасти несущего винта вертолета с компрессорным приводом.

Продольно-поперечное управление реактивного вертолета осуществляется с помощью наклона плоскости вращения несущего винта автоматом перекоса, а путевое — с помощью рулей направления, установленных в воздушном потоке от несущего винта. Некоторые конструкции реактивных вертолетов имеют хвостовые винты, но они служат только для обеспечения путевого управления, а поэтому имеют небольшие размеры и потребляют незначительную мощность.

 

Используемая литература: "Основы авиации" авторы: Г.А. Никитин, Е.А. Баканов

 

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Пароль на архив: privetstudent.com

 

 

privetstudent.com

Схемы вертолетов

Классифицировать схемы вертолетов можно по разлиным признакам. Например по виду привода несущего винта по числу винтов их расположению и по методу компенсации реактивного момента несущего винта.

Реактивный момент возникает при вращении несущего винта он поворачивает корпусу вертолета в сторону противоположную направлению вращения винта.

При одинаковой мощности двигателей реактивный момент вертолета значительно больше чем у самолета так как несущии винт вертолета делает 200-350 оборотов в минуту а винт самолета 2000-2500 оборотов в минуту.

По способу компенсации реактивного момента несущего винта различают 6 основных схем вертолетов.

1. Одновинтовая схема с рулевым винтом. Предложена в 1910 году конструктором Юрьевым и используется по сей день.

Реактивный момент несущего винта компенсируется моментом подтяги развиваемым винтов меньшего диаметра который установлен в хвостовой части фюзеляжа.

Хвостовой винт приводится во вращение тем же двигателем который вращает и несущий винт через трансмиссию.

Трансмиссия включает в себя редукторы валы и муфты. Тяга рулевого винта а значит и момент создаваемый его могут изменятся что и используется для рулевого управления вертолетом.

Существуют вертолеты у которых компенсация реактивного момента вместо рулевого винта используется реактивная тяга газов двигателей или воздуха от компрессора. Однако такие схемы вертолетов не получили широкого распространения главным образом из-за потери управляемости аппарата во время снижения его авторатирующим несущим винтом при отказе двигателя, а также в следствии значительных потерь мощности двигателей в полете.

2. Вертолеты с осной схемой имеют два противоположно вращающихся на одной оси с одинаковой частотой винта расположенных друг над другом. По скольку геометрические размеры, форма лопастей, углы атаки и частота вращения обоих лопастей одинаковы, то реактивные моменты их взаимно уравновешиваются путевое управление осуществляется дифференциальным изменением углов установки на несущих винтах при этом возникает разность крутящих моментов, что приводит к повороту корпуса в нужную сторону. Часто для улучшения путевого управления вертолет с осной схемой снабжают рулями поворота действия которых подобны действию рулей на самолете.

3. Вертолеты продольной схемы выполняются с двумя несущими винтами установленных на концах фюзеляжа (тадем). В полете они вращаются с одинаковой частотой в противоположные стороны в следствии чего взаимно уравновешиваются их крутящие моменты. Для избижения при горизонтальном полете отрицательного воздействия переднего винта на задний плоскости вращения последнего располагаются выше плоскости вращения переднего винта. Обычное расстояние между осями несущих винтов меньше их диаметра в таком случае говорят что винты работают с перекрытием.

Для предотвращения столкновения лопастей обязательна синхронизация вращения винтов необходимая и для взаимного уравновешивания крутящих моментов.

4. Вертолеты двух винтовой поперечной схемы: имеют два несущих винта расположенные по бокам фюзеляжа. Винты вращаются в противоположные направления с одинаковой частотой в следствии чего уравновешиваются реактивные крутящие моменты.

У вертолетов поперечной схемы крепления несущих винтов рационально применять крыло которое в полете с поступательной скоростью разгружает несущие винты. Для уменьшения поперечных размеров вертолетов несущие винты иногда устанавливают на фюзеляже очень близко друг к другу. \В этом случае вращающиеся лопасти проходят под втулкой соседнего винта, но их оси вращения наклонены. Такие вертолеты получили наименование двухвинтовых вертолетов поперечной схемы с перекрещивающимися винтами. В этой схеме должна быть обеспечена надежная синхронизация вращения винтов полностью исключающая столкновения лопастей.

5. Много винтовая схема: применяется на вертолетах с большой полетной массой сложность конструкции трансмиссии и управления пока ограничивают возможность создания вертолетов с числом несущих винтов более двух, но все же с определенной долей оптимизма можно ожидать в ближайшем будущем вертолеты с 3-я, 4-я несущими винтами способными перевозить грузы массой 70-100 тонн на расстояние 100-200 км.

Для перевозки более тяжелых тяжелых грузов предпочтительнее представляется схема сочетающая вертолет и дирижабль.

6. Вертолеты с реактивными двигателями. Имеют на лопастях несущего винта реактивные двигатели не больших размеров или сопла к которым по турбо приводам находящимся внутри лопастей подходят либо продукты сгорания реактивного двигателя расположенного в фюзеляже либо сжатый воздух от компрессора.

В результате при истечении продуктов сгорания или воздуха возникает реактивная тяга которая вращает несущий винт. В следствии того что крутящий момент на корпус вертолета не передается и каких либо устройств для уравновешивания крутящего момента у вертолетов с реактивными двигателями нет.

Поэтому такие вертолеты строятся по наиболее упрощенной одновинтовой схеме. У таких вертолетов отпадает необходимость в установке сложной и громоздкой трансмиссии для передачи мощности на винт. По этим причинам реактивные вертолеты по сравнению с вертолетами с механическим приводом несущего винта имеют более простую конструкцию больший полезный объём грузовых а пассажирских кабин а также лучшею весовую отдачу.

Однако при создании реактивных вертолетов возникают следующие трудности:

-сложность создания малогабаритных реактивных двигателей устойчиво работающих в поле больших центробежных сил.

-большой расход топлива.

-двигатели и сопла установленные на лопастях ухудшают аэродинамические характеристики несущего винта что особенно сказывается в режиме авторотации.

-сложность конструкции втулки и лопастей несущего винта с компрессорным приводом.

Некоторые конструкции реактивных вертолетов имеют хвостовые винты, но они не служат для обеспечения путевого управления и поэтому имеют не большие размеры и потребляют не большую мощность.

studlib.info

Взлетно-посадочные устройства вертолетов — МегаЛекции

Само название говорит о том, что взлетно-посадочные устройства предназначены для обеспечения взлета и посадки вертолетов. Кроме того, шасси вертолетов служит для стоянки и передвижения вертолета по земле (по воде) при рулении или буксировке.По конструкции шасси вертолетов могут быть очень разнообразными, но все они сводятся к трем типам: колесному, полозковому и поплавковому. Иногда на вертолет устанавливается комбинированное шасси, например, колесное с надувными (при необходимости) баллонами. Для восприятия нагрузок, действующих на вертолет при посадке и передвижении по земле (например, энергии удара при приземлении), шасси кроме колес снабжается амортизаторами. Амортизаторы поглощают кинетическую энергию движущегося вертолета, превращая ее в работу сил обжатия амортизационных стоек. Пневматики колес при их обжатии также (хотя и незначительно) поглощают энергию удара.

Основной схемой шасси на современных вертолетах является колесное шасси с передней носовой стойкой. Эта схема обеспечивает вертолету хорошую путевую устойчивость при разбеге и пробеге, а также наиболее простую и безопасную посадку в условиях плохой видимости и на неподготовленные площадки. При этом обычно устанавливается также хвостовая опора для предохранения рулевого винта от удара о землю в случае неправильной или грубой посадки. Иногда на вертолетах имеется не одна, а две носовые стойки, например, на Ми-4 и Ми-10. Основным преимуществом колесного шасси перед полозковым является обеспечение возможности движения вертолета по земле с достаточно большими скоростями (до 80 км/ч), что позволяет при необходимости выполнять взлет и посадку по-самолетному.

Полозковое шасси проще и имеет меньшую массу, чем колесное. Амортизация в нем осуществляется за счет изгиба самой конструкции шасси, выполняющей роль рессор. Для перемещения вертолета по земле на полозках устанавливаются небольшие колеса. С помощью кривошипа их можно опустить ниже уровня полоза, что позволяет передвигать вертолет по земле.

Поплавковое шасси обеспечивает посадку вертолета на воду (и на землю) и удержание его на плаву. Полозковое и поплавковое шасси применяются в основном на некоторых легких вертолетах. В полете неубирающиеся стойки и колеса (поплавки) шасси испытывают значительные силы сопротивления воздуха, особенно при полете на больших скоростях. Сопротивление неубирающегося шасси может составлять до 30 - 40% всей силы лобового сопротивления ненесущих частей вертолета. Известно, что мощность, затрачиваемая на преодоление сил сопротивления воздуха, возрастает пропорционально скорости полета вертолета в третьей степени. Поэтому с увеличением скорости полета все более настоятельной становится задача уборки шасси в полете.

Убирающееся шасси получается тяжелее, чем неубирающееся. Поэтому уборка шасси в полете целесообразна в том случае, если мощность, затрачиваемая на преодоление сил аэродинамического сопротивления неубирающегося шасси, больше мощности, потребной для перевозки дополнительной массы системы уборки шасси. Такие условия создаются обычно при скоростях полета более 250 км/ч.

Поэтому на современных скоростных вертолетах применяются убирающиеся в полете шасси. Обычно колеса и стойки шасси убираются в специальные ниши фюзеляжа. Это обеспечивает существенное снижение лобового сопротивления вертолета, что облегчает получение заданных максимальных скоростей полета. Уборка и выпуск шасси в разрешенном диапазоне скоростей полета практически не влияют на поведение и балансировку вертолета.

Передняя и главная опора убирающегося шасси вертолета Ка-50.

Конструктивно-силовые схемы стоек колесных шассиСовокупность всех элементов, передающих нагрузки от колес к планеру вертолета, называются стойкой шасси. Для наиболее распространенного, колесного шасси используются ферменные, балочные, и рычажные схемы.Ферменные стойки шасси имеют большие размеры, значительное аэродинамическое сопротивление и существенно портят внешний вид вертолета. Ферменная пирамидальная силовая схема состоит из трех стержней, которые шарнирно крепятся к силовым элементам нижней части фюзеляжа. Они воспринимают боковые и лобовые нагрузки от колеса. Кинетическая энергия вертолета при посадке воспринимается амортизатором, встроенным в стержень фермы.

Земной резонансУ вертолета находящегося на поверхности земли, по какой-либо причине лопасти могут повернуться на вертикальных шарнирах и занять положение, показанное на рисунке . Центр тяжести винта при этом не совпадет с осью вала. Появится центробежная сила, которая при вращении вызовет гармонические реакции в опорах вала. Эти реакции действуют на фюзеляж. Однако вследствие обжатия амортизационных стоек и деформации пневматиков колес появляются колебания стоящего на земле вертолета.

Винт с отклоненными относительно вертикального шарнира лопастями.Колебания фюзеляжа на податливом шасси могут совпадать по частоте с колебаниями колебания лопастей относительно вертикальных шарниров. Колебания могут интенсивно возрастать в некотором диапазоне угловых скоростей и течении небольшого промежутка времени привести к разрушению летательного аппарата. Такое явление называется земным резонансом.

Земной резонанс можно снизить, введя демпфирование. Оно должно быть обеспечено как в вертикальном шарнире, так и в амортизационной стойке. Установленный на вертикальном шарнире демпфер позволяет снижать колебания описанного типа. Весьма эффективным средством снижения земного резонанса является использование амортизаторов, эффективных на всех наземных режимах или введение специальных демпферов поперечных колебаний вертолета. В целом, каждый тип вертолета проходит проверку на возможность земного резонанса и отстройку собственных частот колебаний.

Топливная система Топливная система служит для бесперебойной подачи горючего в двигатели. Топливо на борту размешается в баках. Баки могут быть как жесткие металлические, так и мягкие резиновые. Размещаются они, как правило, под полом фюзеляжа. Однако, кроме основных, бывают дополнительные, размещаемые внутри фюзеляжа, подвесные - снаружи летательного аппарата. Многие вертолеты имеют расходные баки, расположенные вблизи двигателей. В них перекачивается топливо перед подачей в камеру сгорания. Баки имеют магистрали, которые соединяют их между собой. По пути к точке потребления топливо проходит очистку в фильтрах. Из него удаляются твердые частицы. Для того, чтобы в баке не возникало разрежение применяется дренаж – соединение с атмосферой через клапаны. Вблизи двигателей устанавливается пожарный кран, необходимый для быстрой отсечки горючего при возникновении пожара в силовой установке. В основных или расходных баках обязательно присутствует датчик аварийного остатка топлива. При достижении этого уровня посылается сигнал в кабину экипажа, который может быть синхронизирован с автоматическим радиосигналом. Схема топливной системы вертолета представлена на рисунке.

Схема топливной системы вертолета. 1 - левый топливный бак, 2 – правый топливный бак, 3 – датчик аварийного остатка топлива,

4 – дренаж, 5 – датчик давления управляющий насосами, 6 - указатель уровня заправки топливом,

7 - верхняя соединительная магистраль, 8 - нижняя соединительная магистраль, 9 – клапаны доступа топлива из дополнительных топливных баков, 10 – насосы, 11 – датчик указателя давления топлива, 12 – датчик уровня топлива,

13 – обратный клапан, 14 – дренажный клапан, 15 – фильтры,

16 – пожарный кран, 17 – система управления подачей топлива в двигатель,

18 – подкачивающий насос, 19 – кран, совмещенный с выключателями насосов, 20 – клапан слива избытка топлива.

Размещение двигателей на вертолетах определяется типом двигателей.

Силовые установки вертолетов в зависимости от размеще­ния делятся на внутренние, расположенные внутри фюзеляжа, и внешнее, расположенные в отдельных гондолах или сверху фюзеляжа.

Поршневые двигатели располагаются в основном внутри фюзе­ляжа (рис, а, б). При таком расположении значительно уменьшается объем фюзеляжа для размещения грузов и необходи­мо -наличие системы охлаждения двигателя. Поршневые двигатели могут также располагаться на пилонах (рис, ж).

Газотурбинные двигатели располагаются на фюзеляже сверху впереди

(рис, в, г) или сзади несущего винта. Такое рас­положение позволяет высвободить в фюзеляже дополнительные объемы для размещения грузов.

На двухвинтовых вертолетах продольной схемы газотурбинные двигатели смогут располагаться и внутри- фюзеляжа, и вне его (рис, д).

На тяжелых вертолетах, поперечной схемы двигатели с главны­ми редукторами размещаются под несущими винтами (рис, е).

Поршневые двигатели крепятся к фюзеляжу вертолетах помощью сварных пространственных трубчатых форм, выполненных из ле­гированной стали.

В местах крепления двигателя к раме или в месте крепления рамы к вертолету устанавливаются демпферы (амортизаторы).

Газотурбинные двигатели крепятся к каркасу вертолета с по­мощью отдельных узлов или подкосв. Так как при работе ПТД больших вибраций не возникает, то амортизация может не применяться. В отдельных случаях амортизация применяется с целью изо­ляций двигателя от вибраций фюзеляжа вызванных работой несущего винта.

Авторота́ция (др.-греч. αὐτός — сам; лат. rotatio — вращение) — режим вращения воздушного винта летательного аппарата или турбины двигателя, при котором энергия, необходимая для вращения, отбирается от набегающего на винт потока. Термин появился между 1915 и 1920 годами в период начала разработок вертолётов и автожиров и означает вращение несущего винта без участия двигателя.

Автомат перекоса это устройство, позволяющее менять углы установки лопастей несущего винта и соответственно, величину и направление равнодействующей аэродинамических сил винта. При помощи автомата перекоса производится общее и циклическое изменение углов установки лопастей на каждом обороте несущего винта. Циклическое изменение углов установки лопастей позволяет производить управление вертолетом в продольном и поперечном направлениях с помощью соответствующего наклона автомата перекоса.

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

megalektsii.ru